УДК 62-97/-98

Шегулов Д.С

Казахский национальный исследовательский технический университет им.К.И. Сатпаева (г.Алматы, Республика Казахстан)

ВИБРАЦИОННО – ЦИКЛОННОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОСВОЕНИЯ НИЗКОНАПОРНЫХ ПРОДУКТИВНЫМ ПЛАСТОВ

Shegulov D.S.

Kazakh National Research Technical University named after K.I. Satpayev (Almaty, Republic of Kazakhstan)

Аннотация. В статье ставится задача рассмотреть проблемы.,связанные с уменьшением дебита скважин из за понижения пластового давления в скважине, В результате анализа данной проблемы и существующих методов и устройств увеличения притоков будет рассмотрено устройство, созданное при комбинации двух, уже существующих, устройств, которое позволит увеличить эффекты, происходящие при работе отдельно существующих устройств.

Пластовое давление — важнейший параметр, характеризующий энергию нефтегазоносных и водоносных пластов. В формировании пластового давления участвуют гидростатическое давление, избыточное давление залежей нефти или газа (архимедова сила), давление, возникающее в результате изменения объёма резервуара (порового или трещинного пространства), а также за счёт расширения (или сжатия) флюидов и изменения их массы.[4] Различают начальное (до вскрытия подземного резервуара или не нарушенное техногенными процессами) и текущее (динамическое) пластовое давление. В сравнении с условным гидростатическим давлением (давление столба пресной воды высотой от дневной поверхности до точки замера) пластовое давление разделяют на нормальное и аномальное. Первое находится в прямой зависимости от глубины залегания пласта, увеличивается через каждые 10 м примерно на 0,1 МПа.[1] Пластовое давление, значительно отличающееся от гидростатического, называется аномальным пластовым давлением.

В процессе разработки залежей углеводородов пластовое давление снижается, что приводит к уменьшению дебитов скважин, изменениям физико-химических свойств флюидов, усложняет их добычу, увеличивает потери ценных компонентов.

Снижению дебита также способствует понижение проницаемости призабойной зоны пласта(ПЗП), а также наличие кольматационной корки в начальный период освоения скважины.

В настоящее время выделяют несколько групп методов повышения нефтеотдачи

-гидродинамические;
-физико-химические;
- тепловые, микробиологические и другие методы. [3]

Целью работы является создание устройства для интенсификации дебита скважины, усиление каптажа жидкости из продуктивного пласта за счет комбинированного воздействия вибрации циклонного эффекта.

Разработанное устройство можно отнести к группе физико – химических методов, а именно к физическим методам, так как воздействовать оно будет на пласт, создавая зону пониженного давления и воздействовать колебательными движениями на кольматационную корку, тем самым устраняя ее. Преимуществом данного устройства является то, что оно не требует дополнительных расходных материалов, таких как специальные химические растворы или затраты на воду, которую закачивают пласт, устройство работает на растворе, который циркулирует по круговой системе.

По принципу работы двух устройств, которые послужили прототипом для создания нового устройства, которое создает более сильный эффект, чем работающие по отдельности устройства.

1.Гидравлическое устройство для вибрационной разглинизации продуктивных пластов с фильтрами малого диаметра

Данное изобретение служит для разглинизации стенок скважин.. Может быть использовано при освоении гидрогеологических и геотехнологических скважин. Устройство может работать в скважинах малого диаметра.

Устройство работает следующим образом. Оно спускается в скважину на бурильных трубах, по которым жидкость под давлением подается в распределительный переходник 1, проходит в впускное отверстие 2 и далее через кольцевой зазор между корпусом 4 и цилиндром 9 проходит в полость цилиндра 9 под поршень 11. При этом впускной клапан 10 закрыт, а выпускной клапан 12 открыт. Под действием давления жидкости в подпоршневую полости цилиндра 9 поршень 11 начинает двигаться вверх, при этом выпускной клапан 12 толкателем 14 опирается во впускной клапан 10 и остается на месте, что приводит к сжатию пружины 13. Жидкость с надпоршневой полости цилиндра 9 через выхлопные каналы клапанной коробки 8 проходит через выпускное отверстие 3 до кольцевого зазора между корпусом 4 и кожухом 7, а затем через радиальный канал 17 в нижнем наковальне 6 жидкость через отверстия 22 в центральной трубе проходит в внетрубном пространству скважины. Поршень 11 продолжает свое движение и наносит удар по выпускному клапану 12. При этом, за счет энергии удара и под действием усилия пружины 13, которое передается толкателем 14, впускной клапан 10 открывается. Поршень 11 продолжает свое движение по инерции, а выпускной клапан 12 под действием пружины 13 перекрывает выхлопные каналы в клапанной коробке 8. Боек 15 соединенный с поршнем 11, движется вместе с ним и наносит удар по верхней наковальне 5. Давление в надпоршневой и подпоршневую полостях цилиндра 9 становится одинаковым, но, за счет того, что площадь поршня 11 сверху больше чем его площадь снизу на величину площади штока 16, то возникает сила, которая заставляет поршень 11 двигаться вниз. При этом жидкость проходит к надпоршневой полости цилиндра 9 через открытый впускной клапан 10 и каналы в выпускном клапане 12. Поршень 11 движется вниз, а выпускной клапан 12 остается закрытым до тех пор, когда поршень 11 нанесет удар по выступу в его нижней части. Тогда выпускной клапан 12 оторвется от клапанной коробки 8 и станет двигаться вниз.

Рис.1 – Вибрационное устройство

При этом впускной клапан 10 закрывается. Поршень 11 продолжает свое движение по инерции, и боек 15 наносит удар по нижней наковальне 6. Далее цикл работы устройства повторяется.

За счет того, что вибрационный узел соединен со штоком 16, то он имеет возможность возвратно-поступательного перемещения в скважине. Тем самым он обеспечивает генерацию волн давления в жидкости, которые влияют на стенки скважины, очищая их от глинистых и других отложений. Жидкость, которая выходит из отверстий 22 также способствует лучшему очищению стенок скважины. Ударные импульсы, которые передаются на диске мембраны 21, способствуют повышению частоты волн давления, что также положительно влияет на процесс разглинизации продуктивных пластов. .[2]

Гидроциклон

Вторым устройством является гидроциклон. В гидроциклоне под корпусом 5, при поступлении жидкости в канал 1, происходит разделение на несколько каналов 2,4; жидкость по каналу 2 поступает под углом в рабочую часть 9 циклона и создает закручивающийся поток, тем самым создавая понижение давления в центральной части, вызывая поступление жидкости через

Рис.2- Циклонное устройство

канал 7 и выходит вместе с флюидом через каналы 3, далее по НКТ поднимается к поверхности. Другая часть агента будет уходить по каналам 4 в корпус вибрационного устройства (Рис 1) через соединение в нижней части канала 8.

Рис.2А- Разрез А Рис.2В Разрез В

Комбинированное вибрационно- циклонное устройство

Результатом данной работы является комбинация 2 устройств, которые могут применяться при ремонте скважин, при вскрытии пласта.

Вибрационный гидроударник будет очищать стенки скважины от кольматационной корки, а гидроциклон будет усиливать эффекттем,чтофлюид из пласта будет стремиться в область пониженного давления,тем самым будет увеличиваться приток флюидов из пласта.

Схема расположения устройства: в верхней части размещена гидроциклон с отверстием для подсоса жидкости в нижней части (Рис.2).Ниже будет размещаться вибрационная часть.(Рис.1)

Принцип работы Вибрационно-циклонного устройства. Буровой раствор будет поступать в циклон 1(Рис.3), потоки жидкости в циклоне будут разделяться, один по каналу будет уходить в корпус устройства и создавать закручивающийся поток, тем самым создавая разряжение и поднимаясь вверх вместе с флюидом, второй будет уходить в нижнюю часть для создания колебаний в гидроударнике 2(Рис.3), после прохождения вибрационной части жидкость будет выходить через перфорированные отверстия и воздействовать на стенки, и вместе с флюидом из скважины подниматься через отверстие для подсоса в корпус циклона, выходя через отверстие подниматься к устью скважины.

Рис. 3. – Комбинированное устройство

ВЫВОДЫ

Данное устройство может успешно применяться на месторождениях с небольшой глубиной залегании продуктивных пластов и использоваться для ремонта скважин на данных месторождениях. Устройство способствует интенсификации притока флюида из пласта, разглинизации стенок скважины в призабойной зоне, может использоваться для очистки фильтровой колонны за счет комбинированного воздействия на продуктивный пласт гидравлических ударов и формированию зоны пониженного давления при работе гидроциклонного устройства.

ЛЕТАРАТУРА

1.Восстановление дебита водозаборных скважин в процессе их эксплуатации // Материалы VII Международной научно-практической конференции: Наука и нвейшие технологии при освоении месторождений полезных ископаемых. М.: МГГРУ, 2005. – С. 294 / соавторы Сердюк Н. И., Хромин Е. Д.

2.Ратов Б. Т., Кудайкулов С. К., Касенов А. К., Федоров Б. В. Устройство для вибрационной разглинизации водоносных пластов Пред. патент №14693. РК.

3.Ратов Б. Т., Федоров Б. В., Танатаров Т. Т. О классификации способов освоения продуктивных пластов // Вестн. Каз НТУ им. К. И. Сатпаева. – 2007. – № 2 (59). – С. 22–25.

4.Дудля Н. А. Проектирование буровых машин и механизмов: учебник для вузов / Н. А. Дудля .– К.: Выща школа, 1990. – 272 с.: ил. + прил. – ISBN 5-11-002313-1.