Результат интеллектуальной деятельности: Способ выравнивания потока флюида при закачке

Изобретение относится к области добычи углеводородов и может быть использовано при эксплуатации скважин, в частности, для выравнивания профиля притока флюида по длине скважины.

В рамках настоящей заявки термин «заканчивание скважины» означает (см. Соловьев Е.М. Заканчивание скважин: Учеб. для вузов - М.: Недра, 1979, Теория и практика заканчивания скважин: в 5 т / А.И. Булатов, П.П. Макаренко, В.Ф. Будников и др. - М.: Недра, 1997-1998, Т. 1-5) спуск компоновки из труб, возможно фильтров (через них течет жидкость) или последующей перфорации, пакеров (изолирующие элементы) и подвески (крепежное приспособление (якорь) для того, чтобы вся конструкция фиксировалась в указанном месте).

Известно (RU, патент 2441137, опубл. 27.01.2012) устройство передачи потока через трубчатый элемент на нескольких разнесенных участках, содержащее трубную колонну, имеющую группу отверстий, каждое из которых по выбору перекрыто клапаном, включающим клапанный элемент, сообщающийся с этой трубной колонной и выполненный с возможностью перемещения при воздействии давления из трубной колонны, пока это приложенное давление сохраняется в колонне.

Данное решение обладает меньшей надежностью по сравнению с предлагаемым, поскольку имеют движущиеся части в виде клапанов в конструкции, которые могут засоряться и выходить из строя.

Известен также (RU, патент 2407883, опубл. 27.12.2010) способ регулирования потока из пласта в эксплуатационную колонну, включающий размещение по месту трубной конструкции, имеющей отверстия, примыкающие к продуктивному слою, соединение устройств регулирования потока с указанными отверстиями, расширение указанной колонны в области, прилегающей к указанным отверстиям, осуществление балансировки потока, поступающего из пласта в трубную конструкцию через указанные отверстия, после упомянутого расширения.

Недостатком данного способа стоит отметить необходимость настраивать параметры устройств регулирования притока отдельно для каждого интервала с примерно одинаковыми свойствами пласта.

Известно (RU, патент 2558083, опубл. 27.07.2015) автономное устройство регулирования потока флюида в горизонтальной скважине, характеризуемое тем, что оно содержит входное и выходное устройства, между которыми последовательно размещены, по меньшей мере, две последовательно размещенных регулирующих ступени, состоящие из нормально открытого клапана и гидравлического сопротивления, и/или отсечная ступень, содержащая один или несколько клапанов, установленных параллельно, с фиксированным положением затвора, кроме того, устройство содержит наружный кожух, в котором, по меньшей мере, частично размещены указанные элементы устройства, при этом клапаны в регулирующей и/или отсечной ступени содержат средства настройки для удержания и переключения затвора, а гидравлическое сопротивление в регулирующей ступени содержит средства настройки своей величины.

Известное устройство работает следующим образом: настройка параметров устройств контроля притока происходит автономно в зависимости от того, какой расход необходимо подать в каждый от отдельных интервалов скважины с примерно одинаковыми свойствами плата. Также возможно регулирование потока внешним управляющим сигналом.

Недостатком известного технического решения можно признать достаточную сложность устройств и необходимость установки устройств с разными параметрами в разные интервалы скважины.

Техническая задача, решаемая с использованием разработанного способа, состоит в оптимизации закачки жидкости в пласт, усовершенствовании регулирования потока, а также в расширении номенклатуры способов, применяемых при добыче жидких полезных ископаемых.

Технический результат, достигаемый при реализации разработанного способа, состоит в равномерном распределении подаваемого потока флюида в пласт вдоль ствола скважины для оптимальной выработки запасов при значительном упрощении устройств контроля притока.

Для достижения указанного технического результата предложено использовать разработанный способ выравнивания потока флюида при закачке. Согласно разработанному способу по всей длине скважины при выходе из ствола в затрубное пространство и далее в пласт устанавливают одинаковые гидравлические сопротивления потоку, превышающие гидравлическое сопротивление при движении флюида по стволу, а также сопротивление закачки флюида в пласт, которое зависит от свойств породы.

Одинаковые гидравлические сопротивления устанавливают примерно на расстоянии друг от друга 1-100 м. Расстояние между соседними гидравлическими сопротивлениями зависит от общего расхода и свойств пласта в данном интервале скважины.

Гидравлические сопротивления могут быть встроены в фильтры и спущены в ствол скважины в качестве заканчивания.

Но может быть и другой способ размещения гидравлических сопротивлений, когда устанавливаются разные гидравлические сопротивления вдоль ствола скважины для того, чтобы выровнять расход жидкости в зависимости от свойств пласта.

Предпочтительно ствол разбит на отдельные интервалы изолирующими элементами (пакерами) для предотвращения перетоков между интервалами, отличающимися геофизическими свойствами.

Гидравлическое сопротивление может быть создано многократными поворотами и/или разворотами потока, слияния и/или разделением потока, сужением и/или расширением потока и их взаимосочетаний. Однако возможны и другие варианты выполнения гидравлического сопротивления.

В некоторых вариантах реализации используют гидравлическое сопротивление, способное менять свои характеристики в зависимости от потока и состава проходящей через него жидкости и/или при воздействии внешнего управляющего электрического, электромагнитного или акустического сигнала.

Закачиваемый флюид обычно представляет собой жидкость, газ, пар, пароводяную смесь. Однако возможно использование и других закачиваемых сред.

Обычно закачивание проводят в нагнетательную скважину, нагнетательную трубу, колонну, НКТ.

В качестве геофизических свойств используют приемистость, проницаемость и т.д.

Пласт вдоль ствола скважины может обладать неоднородными свойствами. Поэтому во избежание перетоков в затрубном пространстве устанавливают изолирующие элементы (пакера) для отделения интервалов скважины с похожими характеристиками породы. При этом в каждом участке скважины настройки устройств контроля притока, которые встроены в фильтры, в том числе гидравлические сопротивления, одинаковы по величине и превышают сопротивление протока жидкости в пласт. При этом в случае закачки жидкости, сопротивление равномерного перераспределения расхода вдоль ствола скважины будет гораздо меньше, чем сопротивление закачки в пласт, что приведет к более выгодному равномерному распределению потока вдоль ствола скважины. И уже после этого жидкость будет закачана в пласт с равномерным расходом вдоль ствола скважины. Подобное заканчивание позволит выравнивать профиль закачки флюида из скважины в пласт, а также профиль притока при добыче жидкости из пласта.

Выравнивание расхода закачки жидкости в пласт позволит более равномерно вытеснять нефть к добывающим скважинам, а выравнивание притока по стволу скважины при добыче позволит отсрочить время прорыва воды и газа по высокопроницаемым участкам скважины.

При добыче подобное заканчивание поможет предотвратить такие распространенные проблемы (в особенности для горизонтальных скважин), как прорывы воды и газа в нефтедобывающие скважины либо воды в газодобывающие скважины, а также конусообразование.