Результат интеллектуальной деятельности: Способ интенсификации добычи флюида из скважины

Изобретение относится к нефтяной и газовой промышленности и может быть использовано для интенсификации добычи флюида при вторичном вскрытии скважин перфорацией.

Известны различные способы интенсификации добычи флюида для обеспечения максимального дебита при вторичном вскрытии скважин, например, путем увеличения диаметра перфорационного канала в фильтре при механической перфорации (см., например, патент США № 4226288, М. кл. E 21 D 10/00, 07.10.1980).

Недостатком известного способа интенсификации добычи флюида, заключающегося в варьировании диаметром перфорационного канала, является то, что без варьирования глубиной перфорационного канала и плотностью каналов не обеспечивается получение максимального дебита флюида.

Этот недостаток частично устранен в другом известном способе интенсификации добычи флюида, принятом за прототип.

Способ интенсификации добычи флюида по прототипу включает варьирование диаметром и глубиной перфорационного канала и плотностью каналов в фильтре для получения запланированного дебита при вторичном вскрытии скважин (Прострелочно-взрывная аппаратура. Справочник. Под ред. Л.Я. Фридляндера. М.: Недра, 1990, с. 31-106).

Используемая в прототипе прострелочно-взрывная аппаратура при ее использовании для интенсификации добычи обеспечивает формирование перфорационных каналов разных диаметров, глубин и плотностей, их расположения на единице длины перфорируемой поверхности в соответствии с конструктивными особенностями этой аппаратуры.

Недостатком способа интенсификации добычи флюида из скважины по прототипу является то, что прострелочно-взрывная аппаратура создана исходя из конструктивных соображений и возможностей взрывчатых веществ зарядов, в связи с чем она не рассчитана обеспечить интенсификацию добычи с получением максимального притока.

Особенности взрывчатых веществ зарядов таковы, что трудно получить диаметры перфорационных каналов более 10 мм. Однако при таких диаметрах фильтр активно засоряется. Не имея возможности увеличить диаметр, стремятся создать аппаратуру с максимально возможной глубиной пробития каналов - до 1 м и более. Увеличивают также плотность каналов на единице длины перфорируемой поверхности колонны - до 10 каналов и более на длине 1 м. Однако высокая засоряемость фильтра при диаметрах перфорационных каналов до 10 мм сводит на нет попытки интенсификации добычи за счет увеличения глубины каналов и их плотности. Таким образом, условия интенсификации добычи флюида, при которых обеспечивается его максимальный приток, не определены.

Задачей предлагаемого изобретения является устранение указанных недостатков и получение максимального притока флюида в процессе интенсификации добычи при вторичном вскрытии скважин.

Техническим результатом, достигаемым при использовании предложенного изобретения, является одновременное в процессе интенсификации добычи при вторичном вскрытии скважины выполнение диаметра, длины и плотности каналов, обеспечивающих в своей совокупности максимальный приток флюида.

Указанный технический результат достигается тем, что в способе интенсификации добычи флюида из скважины, включающем варьирование диаметром и глубиной перфорационного канала и плотностью каналов в фильтре для получения запланированного дебита при вторичном вскрытии скважины, согласно изобретению при варьировании выполняют одновременно и взаимосвязано: диаметр перфорационного канала - из расчета устойчивой работы фильтра от засорения, длину канала - из условия его выхода за пределы загрязненной призабойной зоны пласта, за которой включается в работу пластовое давление, плотность каналов - из условия расчетного равенства или превышения суммарной внутренней площади стенок и дна выполняемых каналов над суммарной внутренней площадью стенок и дна каналов, формируемых по традиционной технологии.

Кроме того, согласно изобретению, в способе интенсификации добычи флюида из скважины выполняют одновременно диаметр перфорационного канала не менее 30 мм, длину канала - не менее 500 мм, количество каналов на 1 м длины колонны - не менее 4 штук.

Именно одновременное и взаимосвязанное выполнение по предложенным формам диаметра, глубины и плотности перфорационных каналов обеспечивает максимальную интенсификацию добычи флюида за счет получения максимального дебита скважины.

Результат от указанных одновременности и взаимосвязанности проявляется следующим образом с учетом форм выполнения диаметра, глубины и плотности перфорационных каналов:

- выполнение диаметра каналов из условия устойчивой работы фильтра от засорения позволяет варьировать длиной и плотностью каналов для достижения их оптимальных значений, обеспечивающих максимальный приток флюида;

- выполнение длины канала из условия его выхода за пределы загрязненной призабойной зоны пласта, за которой включается в работу пластовое давление в условиях отсутствия засорения благодаря выбранному диаметру канала, обеспечивает постоянную самоочистку канала пластовым давлением, в результате чего достигается максимальный приток флюида, обеспечивающий максимальный дебит пласта;

- выполнение плотности перфорационных каналов из условия расчетного превышения суммарной внутренней площади стенок и дна выполняемых каналов над суммарной внутренней площадью стенок и дна каналов, формируемых по традиционной технологии, также обеспечивает максимальный дебит пласта в сочетании с влиянием диаметра и длины каналов. Объясняется такой эффект следующим. Практика традиционных технологий показала, что при выполнении 10-ти и более отверстий на длине колонны 1 м обеспечивается максимальный приток флюида из пласта. Но этот приток быстро прекращается из-за засорения фильтра, так как диаметр и длина канала выполнены не оптимальными. В предложенном изобретении диаметр и длина канала выполняют оптимальными, обеспечивающими самоочистку канала действием пластового давления. В этом случае достигнутая на практике в традиционных технологиях оптимальная внутренняя площадь стенок и дна каналов должна быть оставлена в предложенном способе (лучше округлена в большую сторону). Самоочистка канала в предложенном способе длительно обеспечит получение максимального притока флюида. Но количество каналов значительно уменьшится, так как практика показывает, что оптимальным диаметром для получения максимального притока флюида является диаметр примерно 30 мм и более (против 10 мм в традиционных технологиях), а оптимальной длиной канала является длина примерно 500 мм и более (против длины от 350 мм до 1000 мм и более в традиционных технологиях). Возрастание диаметра перфорационного канала квадратично увеличивает площадь стенок и дна каналов, что и позволяет обеспечить оптимальную суммарную площадь стенок и дна каналов при меньшем количестве каналов на единице длины колонны и при меньшей глубине каналов.

Практика показывает, что оптимальным является количество перфорационных каналов на длине колонны 1 м 4 штуки и более, что соответствует следующим расчетным данным:

- в традиционных технологиях перфорационные каналы выполняют в среднем длиной l=600 мм, диаметром d=10 мм, плотностью 10 каналов на 1 м. Канал, выполненный кумулятивным зарядом, представляет собой конус с диаметром основания 10 мм. У конуса на его вершине нет дна. Площадь внутренней поверхности конуса равна:

S₁=1\3πd₁·l₁=(3,14·10·600):3≈6000 мм².

Площадь десяти каналов будет в 10 раз большей:

S₁₀=6000·10=60000 мм²,

- площадь одного канала в предложенном способе равна:

S₂=1\3πd₂·l₂=(3,14·30·500):3≈15000 мм²,

- при равенстве суммарных площадей количество каналов в предложенном способе будет равно:

60000:15000=4 канала.

Предложенный способ не требует графического изображения.

Предложенный способ реализуют следующим образом.

Для интенсификации добычи выполняют перфорационные каналы, например, гидропескоструйной перфорацией или кумулятивной перфорацией с использованием специально созданных перфораторов. Выполняют по 4 канала на каждом погонном метре колонны. Диаметр канала на входе выполняют не менее 30 мм, длину канала - не менее 500 мм.

Так как при таком выполнении каналов обеспечивается максимальная интенсификация добычи, то достигается запланированный технический результат и обеспечивается максимальный приток флюида.