Вид РИД
Изобретение
Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, а конкретнее - к способам ведения прострелочно-взрывных работ (ПВР) в скважинах, в том числе - в скважинах со спущенными насосно-компрессорными трубами (НКТ), где необходимо уменьшить вредное воздействие взрыва на внутрискважинное оборудование, обсадную колонну и заколонный цементный камень, расположенные вне места взрыва.
Известны способы создания защитных экранов для предохранения от разрушения при взрыве обсадных труб и заколонного цементного камня, расположенных вне места взрыва, включающие размещение в скважине цементного или песочно-гравийных мостов-экранов. Постановка таких мостов-экранов требует применения специального оборудования и, главное, необходимость их разбуривания после взрыва для освоения скважин - длительный и трудоемкий технологический процесс.
Наиболее близким аналогом изобретения является способ ведения прострелочно-взрывных работ в скважинах, включающий размещение в интервале продуктивного пласта прострелочно-взрывной аппаратуры и демпфирующих элементов для ослабления воздействия взрыва на внутрискважинное оборудование, обсадную колонну и слой заколонного цементного камня, расположенных вне места взрыва [1].
Недостатком известного способа является его недостаточная эффективность.
Техническим результатом изобретения является увеличение эффективности ослабления воздействия взрыва прострелочно-взрывной аппаратуры (ПВА) на обсадную колонну и цементный камень вне очага взрыва.
Необходимый технический результат по первому варианту способа заключается в том, что по способу ведения прострелочно-взрывных работ в скважинах, включающему размещение в интервале продуктивного пласта прострелочно-взрывной аппаратуры и демпфирующих элементов для ослабления воздействия взрыва на внутрискважинное оборудование, обсадную колонну и слой заколонного цементного камня, расположенных вне места взрыва, согласно изобретению при проведении прострелочно-взрывных работ в скважинах со спущенными насосно-компрессорными трубами демпфирующие элементы размещают в нижней части насосно-компрессорных труб и выполняют их в виде жестких колец на внешней поверхности насосно-компрессорных труб и в количестве (n), определяемом соотношением:
где ρ0 - плотность скважинной жидкости, кг/м3;
С0 - скорость звука в скважинной жидкости, м/с;
ΔРд - избыточное давление в скважине над демпфирующими элементами, Па;
ΔР0 - избыточное давление в скважине в интервале продуктивного пласта, Па;
D0 - внутренний диаметр обсадной колонны, м;
Dнкт - внешний диаметр насосно-компрессорных труб, м;
Dд - внешний диаметр демпфирующих колец, м;
β - гидравлический коэффициент трения;
l0 - расстояние между кольцами.
Необходимый технический результат по второму варианту способа заключается в том, что по способу ведения прострелочно-взрывных работ в скважинах, включающему размещение в интервале продуктивного пласта прострелочно-взрывной аппаратуры и демпфирующих элементов для ослабления воздействия взрыва на внутрискважинное оборудование, обсадную колонну и слой заколонного цементного камня, расположенных вне места взрыва, согласно изобретению демпфирующие элементы размещают на трубе, располагаемой с одной или с двух сторон прострелочно-взрывной аппаратуры, и выполняют в виде жестких колец на внешней поверхности трубы, которую спускают в скважину вместе с прострелочно-взрывной аппаратурой, при этом количество (n) колец определяют соотношением:
где ρ0 - плотность скважинной жидкости, кг/м3;
С0 - скорость звука в скважинной жидкости, м/с;
ΔРд - избыточное давление в скважине над демпфирующими элементами, Па;
ΔР0 - избыточное давление в скважине в интервале продуктивного пласта, Па;
D0 - внутренний диаметр обсадной колонны, м;
Dтр - внешний диаметр трубы с демпфирующими кольцами, м;
Dд - внешний диаметр демпфирующих колец, м;
β - гидравлический коэффициент трения;
l0 - расстояние между кольцами.
Известно [2] , что избыточное давление ΔР0=Р-Р0 (Р0 - гидростатическое давление), созданное в скважине ПВА, с расстоянием Х уменьшается по закону
β - гидравлический коэффициент трения (0,015-0,05);
ρ0, С0 - плотность скважинной жидкости и скорость звука в ней;
D0 - внутренний диаметр обсадной колонны;
Dнкт - внешний диаметр НКТ.
Из соотношения следует, что увеличение гидравлического коэффициента приведет к увеличению ослабления перепада давлений от расстояния Х.
Если вдоль НКТ на длине L расположить демпфирующие элементы в виде колец в количестве "n" штук с расстояниями между ними "l0", то гидравлический коэффициент согласно [3] определится из соотношения
где
где Dд - диаметр демпфирующих колец.
Подставляя (2) в (1), получим количество демпфирующих элементов, необходимое для снижения избыточного давления от ΔР0 до ΔРд на расстоянии L = nl0:
На фиг.1-3 представлена схема расположения ПВА 1 в скважине 2 под НКТ 3, нижняя часть которых снабжена демпфирующими элементами в виде колец 4.
Нередко с целью ограничения зоны обработки продуктивного пласта скважины (фиг. 2) на НКТ устанавливают механические или гидравлические пакеры [1]. Использование демпфирующих элементов позволит в этих случаях значительно уменьшить воздействие взрыва на пакеры, сохранив их целостность.
Приведем пример реализации предлагаемого способа ведения ПВР в скважинах со спущенными НКТ.
Пусть в скважине (D0= 5"= 126 мм) со спущенными НКТ (Dнкт =73 мм) на глубине, соответствующей гидростатическому давлению Р0 = 50 МПа, необходимо провести обработку пласта малогабаритным пороховым генератором давления, спускаемым на кабеле. Известно [4], что для успешной обработки пласта пороховой генератор выбирают такой длины, т.е. массы, чтобы в скважине в зоне горения создать давление, равное горному, т.е. перепад давления ΔР0 = Рг - Р0 = 1,5Р0 = 75 МПа. Эти давления вызовут разрушение обсадной колонны и цементного камня. Чтобы снизить это давление до ΔР0 = 30 МПа, согласно выведенному соотношению необходимо снабдить спущенные НКТ в нижней части демпфирующими элементами в виде колец шириной 10 мм и расстояниями между ними l0 = 20 мм диаметром Dм = 113 мм в количестве
На длине L = nl0 = 45•20 = 900 мм давление будет ослаблено до 30 МПа. Без колец давление было бы равно:
Таким образом, если нижнюю часть НКТ длиной всего в 900 мм снабдить демпфирующими элементами в виде колец в количестве 45 штук, то можно уменьшить перепад давления от 75 МПа до 30 МПа.
В случае, когда работы проводят в скважинах без спущенных НКТ, с целью ослабления воздействия взрыва ПВА на обсадную колонну и цементный камень вне очага взрыва предлагают ведение ПВР в скважинах, при котором сверху или с двух сторон ПВА, как показано на фиг.3, располагают трубу с демпфирующими элементами 1 и в скважину на кабеле 2 спускают всю систему.
Количество демпфирующих элементов определяют соотношением (3) при Dнкт = Dтр, где Dтр - внешний диаметр трубы с демпфирующими элементами.
Если в вышерассмотренном примере взять Dнкт = Dтр = 100 мм, то количество колец будет равно
На длине трубы L = nl0 = 48•20 = 960 мм перепад давления будет ослаблен от 75 МПа до 30 МПа.
Источники информации
1. SU 1066254, 15.01,1994.
2. Чарный И.А. Неустановившееся движение реальной жидкости в трубах. - М.: Недра, 1975.
3. Альтшуль А.Д. Гидростатические сопротивления. - М.: Недра, 1982.
4. Инструкция по применению пороховых генераторов давления ПГД.БК в скважинах. - М.: ВИЭМС, 1989.
1.Способведенияпрострелочно-взрывныхработвскважинах,включающийразмещениевинтервалепродуктивногопластапрострелочно-взрывнойаппаратурыидемпфирующихэлементовдляослаблениявоздействиявзрыванавнутрискважинноеоборудование,обсаднуюколоннуислойзаколонногоцементногокамня,расположенныхвнеместавзрыва,отличающийсятем,чтоприпроведениипрострелочно-взрывныхработвскважинахсоспущенныминасосно-компрессорнымитрубамидемпфирующиеэлементыразмещаютвнижнейчастинасосно-компрессорныхтрубивыполняютихввидежесткихколецнавнешнейповерхностинасосно-компрессорныхтрубивколичествеn,определяемомсоотношением:гдеρ-плотностьскважиннойжидкости,кг/м;С-скоростьзвукавскважиннойжидкости,м/с;ΔР-избыточноедавлениевскважиненаддемпфирующимиэлементами,Па;ΔР-избыточноедавлениевскважиневинтервалепродуктивногопласта,Па;D-внутреннийдиаметробсаднойколонны,м;D-внешнийдиаметрнасосно-компрессорныхтруб,м;D-внешнийдиаметрдемпфирующихколец,м;β-гидравлическийкоэффициенттрения;l-расстояниемеждукольцами,м.12.Способпоп.1,отличающийсятем,чтонаддемпфирующимиэлементаминанасосно-компрессорныхтрубахустанавливаютгидравлическийилимеханическийпакер.23.Способведенияпрострелочно-взрывныхработвскважинах,включающийразмещениевинтервалепродуктивногопластапрострелочно-взрывнойаппаратурыидемпфирующихэлементовдляослаблениявоздействиявзрыванавнутрискважинноеоборудование,обсаднуюколоннуислойзаколонногоцементногокамня,расположенныхвнеместавзрыва,отличающийсятем,чтодемпфирующиеэлементыразмещаютнатрубе,располагаемойсоднойилисдвухсторонпрострелочно-взрывнойаппаратурыивыполняютввидежесткихколецнавнешнейповерхноститрубы,которуюспускаютвскважинувместеспрострелочно-взрывнойаппаратурой,приэтомколичествоnколецопределяютсоотношениемгдеρ-плотностьскважиннойжидкости,кг/м;С-скоростьзвукавскважиннойжидкости,м/с;ΔР-избыточноедавлениевскважиненаддемпфирующимиэлементами,Па;ΔР-избыточноедавлениевскважиневинтервалепродуктивногопласта,Па;D-внутреннийдиаметробсаднойколонны,м;D-внешнийдиаметртрубысдемпфирующимикольцами,м;D-внешнийдиаметрдемпфирующихколец,м;β-гидравлическийкоэффициенттрения;l-расстояниемеждукольцами.3