RU2085720C1

RU2085720C1 - Method of stimulation on bottom-hole zone of reservoir

Info

Publication number: RU2085720C1
Application number: RU94007541A
Authority: RU
Inventors: Владимир Александрович Ежов
Original assignee: Владимир Александрович Ежов
Priority date: 1994-03-01
Filing date: 1994-03-01
Publication date: 1997-07-27

Abstract

FIELD: oil and gas production industry. SUBSTANCE: this can be used both in developing new oil wells and in restoring output of wells being operated, but reduced their productivity. According to method, created through pump-compressor tube string is circulation of liquid with outlet through annular space to surface. By means of compressor in cyclic operation, delivered into pump-compressor tube string are air plugs to depth permitted by compressor capacity. Air plugs are forced down by liquid at pump pressure exceeding compressor pressure. Then pressure in down-hole zone of reservoir is reduced by pushing out plugs into annular space. Fluid flow rate is chosen so as to ensure down flow velocity higher or equal to 0.8 m/s. Volume of liquid is chosen as equal to inner volume of pump-compressor tubes and/or it is controlled according to pressure dropping at pushing out plugs from pump-compressor tubes. Cycles are repeated until outflow of sludge to day surface is discontinued. EFFECT: high efficiency. 3 dwg

Description

Изобретение относится к нефтегазовому комплексу и может быть использовано как при освоении нефтяных скважин, так и при восстановлении дебита скважин, находящихся в эксплуатации, но снизивших дебит по причине зарастания фильтра. The invention relates to the oil and gas complex and can be used both in the development of oil wells, and in restoring the flow rate of wells that are in operation, but have reduced flow rate due to overgrowth of the filter.

Известен способ [1] заключающийся в том, что в насосно-компрессорные трубы (НКТ) закачивается смесь газа с жидкостью (обычно с водой или нефтью). Для этих целей необходим компрессор и насосный агрегат, создающий по меньшей мере такое же давление, как и компрессор, емкость для жидкости и смеситель для диспергирования газа в нагнетательной жидкости. Смесь газа с жидкостью продавливается через НКТ в межтрубное пространство, через которое выбрасывается на дневную поверхность. На пласт создается устойчивая депрессия, жидкость в пласте разгазируется, пласт очищается. A known method [1] is that a mixture of gas with liquid (usually water or oil) is pumped into tubing (tubing). For these purposes, a compressor and a pump unit are required, which creates at least the same pressure as the compressor, a liquid container and a mixer for dispersing gas in the injection liquid. A mixture of gas and liquid is forced through the tubing into the annulus, through which it is ejected onto the day surface. A stable depression is created on the reservoir, the fluid in the reservoir is degassed, the reservoir is cleaned.

Недостатком способа является то, что по мере увеличения глубины, на которую нужно закачать смесь, необходимо увеличивать давление на выходе компрессора и насоса, иначе смесь не подойдет к нижнему торцевому отверстию НКТ. Так, для скважины глубиной 2000 м, заполненной водой, компрессор должен давать давление не ниже 20 МПа (200 кгс/см²). Технически это сложно, энергоемко и опасно. Кроме того, когда процесс стал стационарным, эффект депрессии на пласт стабилизировался и те частицы, которые застряли или образовали пробки в каналах пласта, цементного кольца или в перфорационных отверстиях обсадной колоны, уже не будут оттуда удалены. На них нужно воздействовать переменными нагрузками, чего нет в указанном способе.The disadvantage of this method is that as the depth to which it is necessary to pump the mixture increases, it is necessary to increase the pressure at the outlet of the compressor and pump, otherwise the mixture will not fit the lower end hole of the tubing. So, for a well with a depth of 2000 m filled with water, the compressor should give a pressure of at least 20 MPa (200 kgf / cm ² ). Technically, it’s difficult, energy intensive and dangerous. In addition, when the process became stationary, the effect of depression on the formation was stabilized and those particles that got stuck or formed plugs in the channels of the formation, cement ring or in the perforations of the casing will not be removed from there. They need to be affected by variable loads, which is not in the specified method.

Способ [2] прототип, используется в скважинах с НКТ, снабженными циркуляционным клапаном, соединяющим НКТ с затрубным пространством. В НКТ нагнетается воздушная подушка. Далее цементировочным агрегатом (ЦА) нагнетается вода, которая сжимает воздух и вытесняет жидкость под воздушной подушкой из НКТ в затрубное пространство через циркуляционный клапан. Далее клапан закрывается, и сжатый воздух, как пружина, выталкивает из НКТ воду, что обеспечивает депрессию на пласт. Воздушных подушек может быть несколько. Method [2] a prototype used in wells with tubing equipped with a circulation valve connecting the tubing with the annulus. An air cushion is pumped into the tubing. Next, cement is pumped by a cementing unit (CA), which compresses the air and displaces the liquid under the air cushion from the tubing into the annulus through the circulation valve. Then the valve closes, and compressed air, like a spring, pushes water out of the tubing, which ensures depression on the formation. There may be several airbags.

Недостатком способа является то, что при создании депрессии нет выноса шлама, т. е. продуктивный пласт не испытывает на себе проходящего потока газожидкостной смеси, который бы забирал частички шлама барботированием, а также депрессия на пласт носит число отсасывающий эффект с плавным, хотя и быстрым по времени вакуумированием, что также не достигает полного эффекта очистки пласта. The disadvantage of this method is that when creating depression there is no sludge removal, i.e., the reservoir does not experience a passing stream of gas-liquid mixture that would take particles of the sludge by bubbling, and depression on the reservoir has a suction effect with a smooth, albeit rapid by evacuation time, which also does not achieve the full effect of the formation cleaning.

Предлагаемый способ предназначен ликвидировать все вышеуказанные недостатки. Это достигается тем, что способ воздействия на призабойную зону пласта, включающий создание циркуляции жидкости через колонну насосно-компрессорных труб с выходом через межтрубное пространство на дневную поверхность, циклическое нагнетание компрессором воздушных пробок в колонну насосно-компрессорных труб на глубину, обеспечиваемую возможностями компрессора, продавливание их вниз жидкостью давлением насоса, превышающим давление компрессора, и последующее снижение давления в призабойной зоне пласта отличается тем, что снижение давления в призабойной зоне пласта осуществляют путем выталкивания воздушных пробок из колонны насосно-компрессорных труб в межтрубное пространство, при этом расход жидкости при продавливании воздушных пробок определяют из соотношения:

,
где
V скорость нисходящего потока жидкости, м/с (V≥0,8 м/с);
d внутренний диаметр колонны насосно-компрессорных труб, м.The proposed method is intended to eliminate all of the above disadvantages. This is achieved by the fact that the method of influencing the bottom-hole zone of the formation, including creating a fluid circulation through the tubing string to the surface through the annulus, cycling the compressor with air plugs into the tubing string to a depth provided by the compressor capabilities, forcing them down with liquid pump pressure exceeding the pressure of the compressor, and the subsequent decrease in pressure in the bottomhole formation zone is characterized in that the decrease in pressure eniya in the bottom zone is performed by ejecting air pockets from the column of tubing into the annulus, the fluid flow with bursting air pockets is determined from the relationship:

,
Where
V is the velocity of the downward flow of fluid, m / s (V≥0.8 m / s);
d inner diameter of the tubing string, m

Обьем жидкости при продавливании воздушных пробок выбирают равным внутреннему объему колонны насосно-компрессорных труб и/или контролируют по манометру насоса как падение давления при выталкивании воздушных пробок из колонны насосно-компрессорных труб в межтрубное пространство, а циклическое нагнетание компрессором воздушных пробок в колонну насосно-компрессорных труб повторяют до прекращения выноса шлама из межтрубного пространства на дневную поверхность. The volume of liquid when pushing the air plugs is chosen equal to the internal volume of the tubing string and / or is controlled by the pump pressure gauge as the pressure drop when pushing the air plugs from the tubing string into the annulus, and the compressor cycling the air plugs into the tubing string pipes are repeated until the removal of sludge from the annulus to the surface is stopped.

Техническим результатом при этом является повышение эффективности способа и его упрощение. The technical result is to increase the efficiency of the method and its simplification.

На фиг. 1 изображено устройство для осуществления предлагаемого способа. In FIG. 1 shows a device for implementing the proposed method.

На фиг. 1 показаны: обсадная колонна 1 с интервалом перфорации 2 (призабойная зона), заглушенная крышкой 3 с трубопроводом 4 и вентилем 5. В обсадной колонне 1 размещены НКТ 6, проходящие через крышку 3, снабженные трубопроводом 7 с вентилем 8, к которому подходят трубопровод 9 с вентилем 10 компрессора 11 и трубопровод 12 с вентилем 13 насоса 14. In FIG. 1 shows: casing 1 with a perforation interval 2 (bottom hole zone), plugged with a cover 3 with a pipe 4 and a valve 5. In the casing 1 there are tubing 6 passing through a cover 3, equipped with a pipe 7 with a valve 8, to which the pipe 9 is suitable with valve 10 of compressor 11 and pipe 12 with valve 13 of pump 14.

Реализуется способ следующим образом. The method is implemented as follows.

Вентили 5, 8 и 13 открывают, а вентиль 10 закрывают. Сначала запускается насос и устанавливается циркуляция НКТ затрубное пространство (НКТ 6 и обсадная колонна 1) дневная поверхность. Скважинная жидкость сбрасывается в земляной амбар или другую емкость (не показаны). При появлении на устье нагнетаемой чистой жидкости, например воды, циркуляцию останавливают и закрывают вентиль 13. Компрессором 11, через открытый вентиль 10, в НКТ подают сжатый воздух давлением, например, 10 МПа (100 кгс/см²). Самые распространенные компрессоры обеспечивают такое давление.Valves 5, 8 and 13 are opened, and valve 10 is closed. First, the pump is started and the tubing circulation is established annulus (tubing 6 and casing 1) day surface. Well fluid is discharged into an earthen barn or other container (not shown). When an injected clean liquid, such as water, appears at the mouth, circulation is stopped and valve 13 is closed. Compressor 11, through open valve 10, supplies compressed air to a tubing with a pressure of, for example, 10 MPa (100 kgf / cm ² ). The most common compressors provide this pressure.

Создается воздушный столб высотой 1000 м. Вода из межтрубного пространства между НКТ 6 и обсадной колонной 1 выдавливается на дневную поверхность через открытый вентиль 5 трубопровода 4 по принципу сообщающихся сосудов. Далее компрессор 11 выключается, а вентиль 10 закрывается, но открывается вентиль 13 и включается насос 14. An air column with a height of 1000 m is created. Water from the annular space between the tubing 6 and the casing 1 is squeezed out onto the surface through the open valve 5 of the pipeline 4 according to the principle of communicating vessels. Next, the compressor 11 is turned off, and the valve 10 is closed, but the valve 13 is opened and the pump 14 is turned on.

При этом насос должен обеспечивать давление большее, чем закаченный в НКТ воздух, а расход воды должен быть такой, чтобы обеспечить скорость нисходящего потока воды, равную или большую 0,8 м/с, так как в противном случае воздух будет быстрее всплывать в воде, чем погружаться (скорость всплытия пузырей в воде составляет 0,3-0,5 м/с). Расход воды

,
где
V нисходящая скорость воды ≥ 0,8 м/с,
d внутренний диаметр НКТ.In this case, the pump must provide a pressure greater than the air injected into the tubing, and the water flow rate must be such as to ensure a downward flow velocity of water equal to or greater than 0.8 m / s, since otherwise the air will float faster in the water, than to dive (the speed of bubbling in the water is 0.3-0.5 m / s). Water consumption

,
Where
V downward velocity of water ≥ 0.8 m / s,
d inner tubing diameter.

Расход воды определяет скорость проталкивания воздушной пробки. Чем больше расход, тем быстрее будет осуществлен цикл. Water consumption determines the speed of pushing the air plug. The greater the flow rate, the faster the cycle will be completed.

Так, при самом большом внутреннем диаметре НКТ равном 100 мм и V 0,8 м/с, Q 6,28 дм³/с, что меньше максимального расхода, развиваемого насосным агрегатом 4АН-700, в 3,5 раза. Для предлагаемого способа может быть использован цементировочный агрегат ЦА-320, который удовлетворяет этим требованиям. Так, при скважине глубиной 2000 м может быть осуществлен за 15-20 мин.So, with the largest inner tubing diameter equal to 100 mm and V 0.8 m / s, Q 6.28 dm ³ / s, which is 3.5 times less than the maximum flow rate developed by the 4AN-700 pump unit. For the proposed method can be used cementing unit CA-320, which meets these requirements. So, with a well 2000 m deep, it can be carried out in 15-20 minutes.

Пусть, например, давление, создаваемое насосом на устье 10,5 МПа (1-5 гкс/см²), т. е. превышение над пневматическим всего 0,5 МПа (5 гкс/см²). На глубине 2000 м воздушный столб станет в 2 раза короче - 500 м, а давление в нем станет в 2 раза больше 20 МПа. При этом, гидростатическое давление столба воды над воздухом составит 15 МПа. Суммарное давление насоса и столба воды составит 25,5 МПа, что гораздо больше, чем давление в столбе воздуха. Разница этих давлений составляет 5,5 МПа. Таким образом, на устье НКТ разница давлений была 0,5 МПа, а на глубине 2000 м 5,5 МПа. С глубиной эта разница возрастает за счет сжатия столба воздуха и увеличения высоты столба воды (т. е. увеличения гидростатического давления).Suppose, for example, the pressure created by the pump at the mouth of 10.5 MPa (1-5 g / cm ² ), i.e., an excess of only 0.5 MPa (5 g / cm ² ) over the pneumatic one. At a depth of 2000 m, the air column will become 2 times shorter - 500 m, and the pressure in it will become 2 times more than 20 MPa. At the same time, the hydrostatic pressure of the water column above air will be 15 MPa. The total pressure of the pump and the water column will be 25.5 MPa, which is much greater than the pressure in the air column. The difference in these pressures is 5.5 MPa. Thus, at the mouth of the tubing, the pressure difference was 0.5 MPa, and at a depth of 2000 m it was 5.5 MPa. With depth, this difference increases due to the compression of the air column and an increase in the height of the water column (i.e., an increase in hydrostatic pressure).

На фиг. 2 показана динамика этого процесса, где H_в высота воздушного столба, H_ж высота жидкости (вода). Сжатие воздуха с глубиной и возрастание гидростатического давления столба воды за счет этого и позволяет реализовать указанный способ.In FIG. 2 shows the dynamics of the process, where the height H _in the column of air, the height H _w of liquid (water). The compression of air with depth and the increase in hydrostatic pressure of the water column due to this and allows you to implement this method.

В момент, когда столб сжатого воздуха начинает выталкиваться из НКТ, в призабойной зоне давление начинает понижаться. В межтрубном пространстве воздушный столб начинает разжиматься как пружина, растягивается и в дальнейшем разрывается на пузыри разной величины и за счет архимедовой силы всплывает вверх. Давление в межтрубном пространстве все более понижается, причем, при всплытии за счет пульсации пузырей (расширение-сжатие), повышение депрессии на пласт идет в переменном импульсно-вибрационном режиме. Это приводит к расхаживанию пласта, энергичному и нестационарному отсосу из него шлама. Частицы шлама, застрявшие в пласте, каналах, отверстиях в колоне от такого встряхивания выносятся в межтрубное пространство. At the moment when a column of compressed air begins to be pushed out of the tubing, in the bottom-hole zone, the pressure begins to decrease. In the annular space, the air column begins to expand like a spring, stretches and then bursts into bubbles of different sizes and floats up due to the Archimedean force. The pressure in the annular space decreases more and more, and, when it emerges due to the pulsation of the bubbles (expansion-contraction), the increase in depression on the formation occurs in an alternating pulse-vibration mode. This leads to pacing the formation, vigorous and unsteady suction of sludge from it. Sludge particles stuck in the reservoir, channels, holes in the column from such shaking are carried out into the annulus.

Депрессия достигает своего максимального значения и некоторое время находится на максимальном значении (зависит от высоты воздушного столба), далее депрессия на пласт убывает, так как воздушный пузырь, вынося шлам, выходит на дневную поверхность через трубопровод 4 и вентиль 5. В это время заканчивается обьем воды, закачиваемой в НКТ, или контролируется необходимый обьем воды по расходомеру. Далее цикл повторяется снова. Depression reaches its maximum value and for some time is at its maximum value (depending on the height of the air column), then the depression on the reservoir decreases, since the air bubble, taking out the sludge, enters the surface through pipeline 4 and valve 5. At this time, the volume ends water pumped into the tubing, or the required volume of water is controlled by the flow meter. Next, the cycle repeats again.

Циклограмма депрессии на пласт в функции времени показана на фиг. 3. Как показана практика, уже после второй прокачки начинается интенсивный вынос шлама, а окончательный результат неизменный успех в повышении нефтеотдачи пласта. The cycle of depression on the reservoir as a function of time is shown in FIG. 3. As practice shows, already after the second pumping, intensive removal of sludge begins, and the final result is unchanged success in increasing oil recovery.

Способ опробован на месторождениях Тюмени. Не требует компрессоров и насосов с большим рабочим давлением. The method is tested in the fields of Tyumen. It does not require compressors and pumps with high working pressure.

Claims

A method of influencing the bottom-hole zone of the formation, including creating a fluid circulation through the tubing string with the outlet through the annulus to the day surface, cyclic compressor pumping of air plugs into the tubing string to a depth provided by the compressor, pushing them down with pump pressure exceeding the pressure of the compressor, and the subsequent decrease in pressure in the bottomhole formation zone, characterized in that the decrease in pressure in the bottomhole zone e of the formation is carried out by pushing air plugs from the tubing string into the annulus, while the flow rate when pushing the air plugs is determined from the ratio

where v is the velocity of the downward fluid flow, m / s, V ≥ 0.8 m / s;
d inner diameter of the tubing string, m,
the volume of liquid when pushing the air plugs is selected by the pump pressure gauge, as the pressure drop when the air plugs are pushed out of the tubing string into the annular space, and the compressor cyclic injection of the air plugs into the tubing string is repeated until the cuttings are removed from the annular space to the day surface.