Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ ВСКРЫТИЯ ПЛАСТА В ОБСАЖЕННОЙ СКВАЖИНЕ

Изобретение предназначено для использования в нефтегазодобывающей промышленности, в частности при вскрытии продуктивных пластов в обсаженных скважинах при помощи перфорации.

Известен способ перфорации зацементированных обсадных колон (на базе а.с. №1066254, Е21В 43/116, опубл. Бюл. №1 от 15.01.1994 г.), включающий вскрытие пласта перфоратором взрывного типа, автоматическое срабатывание компенсаторов давления, расположенных выше и ниже интервала перфорации.

Недостатком данного способа является то, что на скважину воздействуют сначала после перфорации резким повышением давления (компрессией), а после срабатывания компенсаторов давления резким его понижением (депрессия), в результате происходит отслоение обсадной колонны труб от цементного камня и, как следствие, это приводит к преждевременному обводнению продуктивных скважины.

Известен также «Способ вскрытия продуктивного пласта в обсаженной колонне» (патент RU №2101473, Е21В 43/11, опубл. Бюл. №5 от 07.02.1985 г.), включающий закачку в скважину породоразъедающего раствора и последующую перфорацию скважины перфоратором взрывного типа.

Недостатками данного способа являются:

- высокое внутрискважинное давление при ее перфорации, что приводит к разрушению цементного камня за обсадной колонной скважины на большом удалении от зоны перфорации;

- создание перетоков между пластами, которые могут иметь различную обводненность, или один из пластов может оказаться водоносным, из-за вскрытия пласта перфораторами взрывного типа в прородоразъедающем растворе;

- высокая коррозионная активность породоразъедающих растворов при высокой температуре (до 3000°С) перфорации, в результате срок службы перфоратора взрывного типа сокращается в 2-2,5 раза;

- неэффективность использования при перфорации взрывом дорогостоящих породоразъедающих растворов, так как при вскипании биологически активные вещества разрушаются, а неорганические, превращенные в газ, устремляются по обсадной колонне вверх, агрессивно (коррозируя) воздействуя на нее.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является «Способ вскрытия продуктивного пласта в обсаженной скважине» (патент RU №2101473, Е21В 43/11, 43/116, опубл. Бюл. №1 от 10.01.1998 г.), включающий заполнение ствола скважины в интервале перфорации породоразъедающим раствором, спуск в скважину перфоратора взрывного типа и взрыв его зарядов при перфорации в среде породоразъедающего раствора, при этом перед заполнением скважины породоразъедающим раствором в стволе скважины в интервале перфорации механическим сверлением через обсадную колонну и заколонный цементный камень осуществляют проводку в породу пласта по меньшей мере одного сквозного перфорационного канала.

Недостатками данного способа являются:

- отслаивание обсадной колонны от цементного камня, которым она обсажена, так как просверленные отверстия правильной формы небольшого сечения (≈1,8 см²) с небольшой плотностью перфорации (технология сверления не позволяет практически производить более одного отверстия на погонный метр интервала перфорации) практически не гасят механические волны, распространяемые по обсадной колонне после перфорации взрывом и незначительно снижают внутрискважинное давление, что влечет к ускоренному обводнению вскрываемого продуктивного пласта скважины;

- создание перетоков между пластами, которые имеют различную обводненность, особенно если один из пластов - водоносный, из-за вскрытия пласта перфораторами взрывного типа в прородоразъедающем растворе, который врывается в пласт под большим давлением;

- длительность процесса перфорации сверлением (особенно более одной установки) и, как следствие, простаивание оборудования для закачки породоразъедающего раствора и геофизической партии, осуществляющей перфорацию взрывом;

- высокая коррозионная активность породоразъедающих растворов при высокой температуре (до 3000°С) перфорации, в результате срок службы перфоратора взрывного типа сокращается в 2-2,5 раза:

- неэффективность использования при перфорации взрывом дорогостоящих породоразъедающих растворов, так как при вскипании биологически активные вещества разрушаются, а неорганические, превращенные в газ, устремляются по обсадной колонне вверх, агрессивно (коррозируя) воздействуя на нее.

Технической задачей предлагаемого способа являются экономия материальных затрат за счет увеличения срока службы перфоратора взрывного типа и снижение вредного воздействия породоразъедающих растворов, отсутствующих при взрывной перфорации, внутреннего давления и механических волн, распространяемых по обсадной колонне после перфорации взрывом, за счет механической перфорации большей, чем у прототипа, плотностью с отверстиями большого различного сечения.

Техническая задача решается способом вскрытия продуктивного пласта в обсаженной скважине, включающим механическое вскрытие пласта с образованием отверстий, спуск в скважину перфоратора взрывного типа и взрыв его зарядов.

Новым является то, что механическое вскрытие пласта осуществляют гидромеханическими перфораторами с образованием не менее двух отверстий на погонный метр интервала перфорации площадью сечения 4,5-5 см² каждое и заусенцами сверху и снизу отверстий, обеспечивающими концентрацию напряжений и гашение механических волн после взрыва зарядов перфоратора взрывного типа и образования дополнительных каналов в зоне заусенец.

Новым является также то, что заполнение ствола породоразъедающим раствором осуществляют после вскрытия пласта перфоратором взрывного типа.

На чертеже изображен участок вскрытой обсадной колонны после вскрытия ее гидромеханическим перфоратором и перфоратором взрывного типа в интервале продуктивного пласта.

Способ осуществляется следующим образом (на примере конкретного выполнения на двух скважинах с гидромеханическим перфоратором ПГМ-146 и гидромеханическим перфоратором на канате ПГМ-К-146 (см. патент RU №2188307) - на чертеже не показаны).

В обсадные колонны 1 (наружный ⊘146 мм) скважин, закрепленных цементным камнем 2, в интервал продуктивного пласта 3 (толщиной 4 м и 6 м) спускают соответственно в каждый в свою скважину перфоратор гидромеханический ПГМ-146 и на канате перфоратор гидромеханический ПГМ-К-146. После чего производят соответственно восемь и двенадцать (четыре установки ПГМ-146 и шесть установок ПГМ-К-146 через 80-100 см) отверстий 4 (площадью сечения 4,5÷5 см² каждое, в зависимости от толщины стенки и изгиба обсадной колонны) в обсадной колонне 1 с образованием заусенец 5 сверху и снизу отверстий 4. Затем ПГМ-146 и ПГМ-К-146 извлекают из скважин, спускают перфоратор (например, кумулятивный перфоратор ПК - 105С) взрывного типа (на чертеже не показан), при помощи которого производят дополнительные отверстия 6 в осадной колонне с плотностью перфорации - восемнадцать дополнительных отверстий 6 на один погонный метр обсадной колонны 1 в интервале продуктивного пласта 3. Под действием перфоратора взрывного типа образовались каналы 7 и 8 в цементном камне 2 и продуктивном пласте 3, причем каналы 8 значительно увеличили проникновение отверстий 4 непосредственно в продуктивный пласт 3 и перераспределили внутрискважинное давление в радиальном направлении, значительно его уменьшая (до 120-140 атм, что более чем в 2 раза ниже, чем в прототипе). Наличие заостренных заусенец 5 сыграло роль концентратора напряжений и гасителя механических волн, распространяемых по обсадной колонне после перфорации взрывом, что образовало дополнительные каналы 9 в зоне заусенец 5, исключая практически отслоение обсадной колонны 1 от цементного камня 2 выше и ниже интервала вскрытия (данные получены экспериментальным путем). После чего кумулятивный перфоратор (исключая воздействия на него породоразъедающим раствором) извлекают из скважины, а продуктивный пласт при необходимости (слабопроницаемый пласт) обрабатывают породоразъедающим раствором, воздействие которого более эффективно, чем в прототипе, из-за большей площади воздействия на продуктивный пласт 3 и из-за исключения его разрушения и испарения под действием высоких температур. Участки 10 цементного камня 2 в процессе обработки породоразъедающим раствором (например, 20% водный раствор соляной кислоты) и в процессе эксплуатации пласта разрушаются, увеличивая вскрытую площадь продуктивного пласта 3, что улучшает условия эксплуатации продуктивного пласта 3.

Предлагаемый способ позволяет экономить материальные затраты за счет увеличения срока службы перфоратора взрывного типа ввиду отсутствия породоразъедающего раствора при перфорации взрывом, а также снизить вредные воздействия (преждевременную обводненность скважины) внутреннего давления и механических волн, распространяемых по обсадной колонне после перфорации взрывом без породоразъедающего раствора, за счет механической перфорации большей, чем у прототипа, плотностью с отверстиями большого изменяющегося сечения с наличием остроконечных заусенцев.