Способ повышения проницаемости пластов и устройство для его осуществления

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ПАТЕНТНЫЙ КОМИТЕТ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ СПОСОБ ПОВЫШЕНИЯ ПРОНИЦАЕМОСТИ ПЛАСТОВ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ(73) Патентообладатели Войтенко Владимир Владимирович, Войтенко Владимир Сергеевич,Евтушенко Григорий Сергеевич, Иовец Валерий Николаевич, Карпук Владимир Владимирович,Окунь Борис Израилевич, Пьех Богдан Мартынович(57) 1. Способ повышения проницаемости пластов, включающий вскрытие продуктивных пластов скважиной, подачу в скважину жидкости, воздействие на пласты статическим давлением и ударными волнами с передачей их по жидкостному волноводу в скважине с последующим поворотом волны от отражателя в пласт, отличающийся тем, что используют давление, не превышающее поровое, а воздействие ударными волнами осуществляют с передачей их по жидкостному волноводу в насосно-компрессорных трубах с последующим поворотом в заданном направлении отражателем, ориентированным в пространстве, при этом в скважине устанавливают пакер для защиты эксплуатационной колонны и вышележащих пластов от воздействия ударных волн. 2815 1 2. Устройство для повышения проницаемости пластов, включающее генератор ударных волн, излучатель, конденсатор, отражатель с кабелем, насосный агрегат, отличающееся тем, что оно дополнительно содержит гидромеханический узел, регулирующий работу генератора ударных волн, узел регулирования акустической жесткости, выполненный в виде поршней, изменяющих объем зоны формирования ударной волны, а также узел центрирования кабеля для спуска в скважину отражателя по насосно-компрессорным трубам. Изобретение относится к горному делу и может быть использовано при добыче нефти, воды или газа из разведочных или эксплуатационных скважин, в тех случаях, когда получение промышленного притока или увеличение дебита скважин непосредственно связано с увеличением проницаемости продуктивных пластов. Известен способ повышения проницаемости горных пород 1 (аналог), включающий вскрытие пласта полезного ископаемого скважиной, подачу в скважину технологического раствора с передачей ударных волн по волноводу - раствору от излучателя, установленного в верхней части скважины в обрабатываемый интервал пласта с поворотом ударных волн вдоль пласта с помощью отражателя. Под действием импульсного давления ударных волн, достигающего 300 МПа и более, технологический раствор проникает в поры и трещины горных пород, вызывает объемную деформацию пород пласта и создает новые трещины в соответствии с природой усталостного трещинообразования. Излучающий торец излучателя с помощью гидромеханического устройства постоянно прижимается к поверхности столба технологического раствора и перемещается вниз по мере поглощения раствора обрабатываемым пластом. Этот способ непригоден для обработки нефтяного пласта, так как нефтяной пласт обладает высокой проницаемостью по сравнению со скальными горными породами, а поровое и трещинное пространство насыщено нефтью под пластовым давлением. Проникновение технологического раствора под действием импульсного давления в продуктивный пласт приведет к кольматации флюидопроводящих каналов, разрушению скелета и ухудшению его проницаемости. Известен также способ повышения проницаемости горных пород на месте их залегания и устройство для его осуществления 2 (прототип), которые предназначены для увеличения проницаемости скальных пород путем создания условий для их объемной деформации за счет воздействия статическим давлением жидкости,превышающим поровое давление в 1,5 раза и последующей обработкой ударными волнами. Этот способ непригоден для обработки ударными волнами нефтяных продуктивных пластов, так как создание в интервале продуктивного пласта давления технологической жидкости, превышающего пластовое в 1,5 раза, потребует закачки в пласт больших объемов жидкости. Это нецелесообразно в связи с техническими трудностями и большими энергетическими затратами, и в результате приведет к кольматации флюидопроводящих каналов, разрушению скелета и ухудшению проницаемости пласта. Известно устройство 2 для осуществления способа повышения проницаемости горных пород (прототип). Устройство представляет собой комплекс, состоящий из экскаватора (гидростанции), волнового излучателя и гидромолота. Волновой излучатель состоит из двух конических корпусов - отражателя и концентратора волн, которые соединены фланцами. В верхней части волнового излучателя установлен подвижный шток (дюбель), который прижимается к бойку гидромолота за счет давления жидкостного волновода. Нижней частью волновой излучатель закреплен на опоре с патрубком для присоединения напорной магистрали агрегата высокого давления воды. Отражатель спускается в скважину на кабеле или стальной проволоке. Это устройство нельзя использовать для обработки нефтяных пластов-коллекторов. Большое давление волновода на устье скважины (5-10 МПа), необходимое для работы гидромолота, приводит к поглощению рабочей жидкости (воды) продуктивным пластом и его загрязнению. Воздействие силовых волн на эксплуатационную колонну приводит к нарушению герметичности и разрушению ее или цементного кольца. Обработка нефтяного пласта в произвольном направлении приводит к развитию трещиноватости в нежелательных направлениях. Задача изобретения - увеличить проницаемость нефтяных пластов воздействием ударными силовыми волнами, которые возбуждают на устье скважины и передают по жидкостному волноводу в интервал вскрытого скважиной продуктивного пласта, где силовые волны направляют с помощью отражателя в нужном направлении в толщу продуктивного пласта. Решение задачи увеличения проницаемости нефтяных пластов и дебита нефти за счет обработки ударными волнами возможно только с учетом особенностей физико-механических и коллекторских свойств нефтяных пластов и геологических особенностей нефтяных залежей. При волновой обработке нефтяных пластов не должно быть поглощения рабочей жидкости - волновода,так как это приводит к закупорке приствольной зоны пласта. В качестве волновода обычно используется во 2 2815 1 да, которая намного подвижнее нефти, попадая в продуктивный пласт она оттесняет нефть и образовывает стойкие малоподвижные водонефтяные эмульсии. Нефтенасыщенная часть продуктивного пласта обычно подпирается контурной и подошвенной водой. Если при обработке увеличится проницаемость в сторону водонефтяного контакта, возможен прорыв пластовой воды к приствольной зоне пласта - это приведет к потере скважины. Поэтому обработку нефтяного пласта необходимо проводить в сторону противоположную водяному контуру. Необходимо учитывать высокую анизотропность нефтяного интервала и обработку ударными волнами проводить наиболее низкопроницаемых участков в направлении наихудшей проницаемости. Поставленная задача достигается тем, что предлагается способ повышения проницаемости пластов,включающий вскрытие продуктивных пластов скважиной, подачу в скважину жидкости, воздействие на пласты статическим давлением и ударными волнами с передачей их по жидкостному волноводу в скважине с последующим поворотом волны от отражателя в пласт, отличающийся тем, что используют давление, не превышающее поровое, а воздействие ударными волнами осуществляют с передачей их по жидкостному волноводу в насосно-компрессорных трубах с последующим поворотом в заданном направлении отражателем, ориентированным в пространстве, при этом, в скважине устанавливают пакер для защиты эксплуатационной колонны и вышележащих пластов от воздействия ударных волн. Предлагается устройство для повышения проницаемости пластов, включающее генератор ударных волн, излучатель, концентратор, отражатель с кабелем, насосный агрегат, отличающееся тем, что оно дополнительно содержит гидромеханический узел, регулирующий работу генераторов ударных волн,узел регулирования акустической жесткости, выполненный в виде поршней, изменяющих объем зоны формирования ударной волны, а также узел центрирования кабеля для спуска в скважину отражателя по насосно-компрессорным трубам. Для предотвращения ухудшения проницаемости приствольной зоны пласта из-за поглощения жидкости волновода, перед воздействием ударными волнами в интервале обработки создают давление столба жидкости равное или ниже пластового давления в продуктивном пласте. Для этого на устье скважины в полости волнового излучателя поддерживается давление определяемое расчетом, но не ниже 0,3 МПа, необходимое для прижатия жидкостиволновода к торцу дюбеля для обеспечения передачи удара гидромолота волноводу. Так как этого давления недостаточно для выдвижения в верхнее крайнее положение дюбеля и ударного механизма гидромолота, в конструкцию установки введен гидромеханический узел для принудительного выдвижения дюбеля в верхнее положение. Для регулирования акустической жесткости волновода, с целью защиты устья скважины от ударов гидромолота, в волновой излучатель добавлены боковые отводы, в которых расположены поршни. Перемещением поршней достигается изменение объема камеры формирования волны - изменение акустической жесткости. Для перемещения отражателя вдоль обрабатываемого интервала введен узел центрирования кабеля или стальной проволоки. В узле центрирования имеется отклоняющий ролик, который для перемещения отражателя выдвигается с помощью рукоятки и винта на середину проходного сечения, центрируя таким образом кабель или стальную проволоку, на которой подвешен отражатель. При обработке ударными волнами ролик прячется в нишу и освобождает проходное сечение для свободного прохождения ударных волн. Для защиты эксплуатационной колонны и вышележащих пород от воздействия ударных волн, в верхней части обрабатываемого интервала устанавливается пакер. Способ осуществляют следующим образом. В скважину на насосно-компрессорных трубах (НКТ) или кабеле спускают отражатель силовых волн направленного действия, ориентированным в пространстве для обработки пласта в заданном направлении. Отражатель устанавливают в подошве обрабатываемого пласта, а пакер - в кровле. После монтажа комплекса оборудования для обработки пласта силовыми волнами включают насосный агрегат, заполняют скважину рабочей жидкостью (водой), раскрывают гидромеханический пакер, который разделяет кольцевое пространство между НКТ и эксплуатационной колонной в кровле продуктивного пласта. Одновременно водой заполняют волновой излучатель (ВИ). Воздушную или газовую подушку стравливают в атмосферу через вентиль 5. Давление жидкости на устье устанавливают из условия соблюдения равновесия между давлением флюидов, насыщающих продуктивный пласт (пластовым давлением) и гидростатическим давлением столба жидкости в скважине в совокупности с давлением на устье. При этом столб жидкости в НКТ прижат к торцу дюбеля и образует гидравлический волновод. Для привода в действие гидромеханических узлов комплекса включают гидростанцию. Дюбель автоматически выдвигается в крайнее верхнее положение с помощью гидромеханического узла (ГМУ), прижимается к бойку гидромолота (ГМ) и поднимает вверх ударную часть ГМ, который в этот момент начинает работать - совершать удары по дюбелю. В крайнем верхнем положении ГМУ отпускает дюбель и, когда дюбель под действием ударов ГМУ опустится в нижнее положение - ГМУ вновь поднимает его вверх. Удары гидромолота дюбель передает столбу жидкости в НКТ - волноводу. С помощью отражателя (17) волновые импульсы от ударов ГМ направляются в продуктивный пласт. 3 2815 1 Во время волновой обработки продуктивного пласта поддерживается статическое равновесие между пластовым давлением и давлением столба волновода, поэтому поглощение рабочей жидкости не происходит. Обработка продуктивного пласта выполняется в заданном направлении, что позволяет исключить развитие трещиноватости и улучшение проницаемости в нежелательном направлении, например, в сторону водонефтяного контакта. На фиг. 1 показано устройство для осуществления предлагаемого способа. Оно состоит из гидростанции 1, гидромолота 2, дюбеля 3, волнового излучателя 4 и вентиля 5, гидромеханического узла 6, отводов 7 и поршней 8, центратора 9, центральной задвижки 10, крестовины 11, обратного клапана 12, насосного агрегата 13, патрубков НКТ 14, колонны НКТ 15, пакера 16, отражателя 17. Устройство работает следующим образом. Насосный агрегат 13 поднимает давление на устье скважины до заданной расчетной величины. Воздушная или газовая подушка из полостей волнового излучателя 4 стравливается в атмосферу через вентиль 5. Включается гидростанция 1, гидромеханическое устройство 6 автоматически выдвигает дюбель 3 в крайнее верхнее положение и отпускает его. Одновременно с выдвижением дюбеля в верхнее положение поднимается ударный механизм гидромолота 2, который начинает работать. Удары гидромолота через дюбель передается столбу жидкости в НКТ 14, 15 и в виде силовой волны,достигая отражателя 17, направляются в сторону продуктивного пласта. Отводы 7 и поршни 8 служат для акустической настройки гидросистемы - дюбель-волновод-пласт. Это достигается экспериментально путем перемещения поршней в процессе работы устройства. Центратор кабеля 9 применяется для спуска в скважину глубинных приборов с целью замера параметров обработки пласта. Центратор позволяет смещать кабель в центр НКТ при спуске приборов и отводить его к стенке для свободного прохождения силовых волн. Обратный клапан 12 предохраняет линию насосного агрегата от гидроударов. Пакер 16 предохраняет эксплуатационную колонну и вышележащие горные породы от воздействия силовых волн. После обработки нижнего интервала отражатель поднимается выше. Центральная задвижка 10 и крестовина 11 - элементы фонтанной арматуры. Предлагаемый способ обработки нефтяных продуктивных пластов силовыми волнами и устройство применялись в январе 1995 года на скважине 200 Кудиновского месторождения. Силовыми волнами обрабатывался интервал 2404,8-2413,6 м, представленный слабопроницаемым песчаником. До обработки способ эксплуатации скважины был глубинно-насосным с дебитом нефти 2,3-3,0 м 3/сут. После обработки скважина стала фонтанировать нефтью с дебитом 23-24 м 3/сут. Дебит газа до обработки был ноль, после обработки 21-30 тыс. м 3/сут. Давление на устье до обработки - ноль, после обработки - 13 МПа. Государственный патентный комитет Республики Беларусь. 220072, г. Минск, проспект Ф. Скорины, 66.