EA027173B1 - Method of hydromechanical perforation of boreholes at depression - Google Patents

Abstract

The invention relates to oil production, to boring and operating of boreholes, in particular to methods of secondary opening and developing of productive formations. A method is characterized in that an ejector pump 1, a packer 2 and a hydromechanical piercing punch 3 are lowered into a production string and fixed on a flow column with subsequent opening of an operation string 10 by supplying pressurized working fluid into the punch 3 and forming punched holes. The working fluid passes through the ejector pump 1 and a pass channel of the packer 2 to the punch 3 over a duct 6. The packer 2 is fixed so as to cut off spaces above and under it, and the ejector pump 1 creates exhaustion under the packer 2. When the working fluid enters into the punch 3, a mechanism affecting on a pair of diametrically directed piercing elements 4 with no jet channels, permits to carry out perforation of the operation string 10, thus forming perforation technological holes 11 therein. Then the piercing elements 4 move back into the punch 3, after which a pair of diametrically directed piercing elements 5 with jet channels form the perforation holes. Through the water jet channels of the piercing elements 5 the formation 8 is treated by high-speed working fluid jets, forming caverns 9 in the BHZ. Colmatant, formed at washout of caverns 9, is flushed away through the perforation technological holes 11 and through a mixing chamber of the ejector pump 1 by a channel 7 and is washed away from the borehole through the tubular annulus. The technical result provides creation of a wide cavern in the BHZ and guaranteed colmatant removal.

Description

(57) Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, к области бурения и эксплуатации скважин, а именно к способам для вторичного вскрытия и обработки продуктивных пластов. Способ характеризуется тем, что осуществляют спуск в эксплуатационную колонну закрепленных на колонне НКТ струйного насоса 1, пакера 2 и гидромеханического прокалывающего перфоратора 3 с последующим вскрытием эксплуатационной колонны 10 путем подачи в перфоратор 3 под давлением рабочей жидкости с формированием перфорационных отверстий. Рабочая жидкость проходит через струйный насос 1 и проходной канал пакера 2 в перфоратор 3 по каналу 6. Пакер 2 устанавливается таким образом, что отсекает пространства над и под ним, а струйный насос 1 создает разряжение под пакером 2. При поступлении рабочей жидкости в перфоратор 3 механизм, воздействующий на пару диаметрально направленных прокалывающих элементов 4 без гидромониторных каналов, позволяет произвести перфорацию эксплуатационной колонны 10, формируя перфорационные технологические отверстия 11 в ней. Затем прокалывающие элементы 4 возвращаются в перфоратор 3, после чего пара диаметрально направленных прокалывающих элементов 5 с гидромониторными каналами формирует перфорационные отверстия. Через гидромониторные каналы прокалывающих элементов 5 производят обработку пласта 8 высокоскоростными струями рабочей жидкости, формируя каверны 9 в ПЗП. Кольматант, образованный при размыве каверн 9, вымывается через перфорационные технологические отверстия 11 и через камеру смешения струйного насоса 1 по каналу 7 и по межтрубному пространству выносится из скважины. Технический результат - создание обширной каверны в ПЗП и гарантированное извлечение колматанта.(57) The invention relates to the oil and gas industry, to the field of drilling and well operation, and in particular to methods for the secondary opening and treatment of productive formations. The method is characterized by the fact that a jet pump 1, a packer 2 and a hydromechanical piercing hammer 3 fixed on the tubing string are lowered into the production casing, followed by opening of the production casing 10 by supplying the working fluid into the perforator 3 with the formation of perforations. The working fluid passes through the jet pump 1 and the passage channel of the packer 2 into the perforator 3 along the channel 6. The packer 2 is installed in such a way that cuts off the spaces above and below it, and the jet pump 1 creates a vacuum under the packer 2. When the working fluid enters the perforator 3 the mechanism acting on a pair of diametrically directed piercing elements 4 without hydromonitor channels allows perforation of the production string 10, forming the perforation technological holes 11 in it. Then, the piercing elements 4 are returned to the perforator 3, after which a pair of diametrically directed piercing elements 5 with hydromonitor channels forms perforation holes. Through the hydromonitor channels of the piercing elements 5, the formation 8 is treated with high-speed jets of the working fluid, forming caverns 9 in the PPP. The colmatant formed during the erosion of the caverns 9 is washed out through the perforation technological holes 11 and through the mixing chamber of the jet pump 1 through the channel 7 and carried out from the well through the annulus. The technical result is the creation of an extensive cavity in the PPP and guaranteed extraction of colmatant.

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, к области бурения и эксплуатации скважин, а именно к способам для вторичного вскрытия и обработки продуктивных пластов.The invention relates to the oil and gas industry, to the field of drilling and well operation, and in particular to methods for the secondary opening and processing of productive formations.

Широко известны способы обработки призабойной зоны пласта методом создания депрессии с использованием струйной установки, требующие переналадки и дополнительных спускоподъемных операций с использованием устройств кумулятивной перфорации, устанавливаемых на геофизическом кабеле (ки 2169833, ки 2213277, ки 1572084, ки 1570384).Widely known are methods of treating the bottom-hole zone of the formation by creating a depression using an inkjet installation, requiring readjustment and additional tripping operations using cumulative perforation devices installed on a geophysical cable (key 2169833, key 2213277, key 1572084, key 1570384).

Недостаток способов с использованием всех указанных устройств заключается в том, что вскрытие и последующая обработка призабойной зоны пласта (ПЗП) одного интервала в скважине осуществляется только один раз, т.к. после каждого цикла обработки требуется замена элементов устройства. Устройства имеют техническую ограниченность по применению в сочетании с иными перфораторами, за исключением кумулятивных (взрывных) перфораторов, существенным недостатком которых является высокая опасность их использования в нефтяных и газовых скважинах.The disadvantage of using all of these devices is that the opening and subsequent processing of the bottom-hole formation zone (PZP) of one interval in the well is carried out only once, because after each processing cycle, replacement of device elements is required. The devices have technical limitations in use in combination with other perforators, with the exception of cumulative (explosive) perforators, a significant drawback of which is the high risk of their use in oil and gas wells.

В настоящее время для перфорации скважин широкое распространение получили способы с использованием высокоэффективных гидромеханических перфораторов многоразового использования, которые устанавливаются в скважине на колонне насосно-компрессорных труб (НКТ). Они могут иметь различные типа и формы рабочих органов с гидромониторными каналами и насадками, которые обеспечивают гидродинамический размыв каверн в заколонном пространстве скважины высокоскоростными струями рабочей жидкости (КИ 2487990, КИ 2403380, КИ 2247226).Currently, methods for using perforated wells are widely used using highly efficient hydromechanical reusable rotary hammers, which are installed in the well on a string of tubing (tubing). They can have various types and shapes of working bodies with hydraulic monitor channels and nozzles that provide hydrodynamic erosion of caverns in the annulus of the well with high-speed jets of working fluid (KI 2487990, KI 2403380, KI 2247226).

Общим недостатком способов с использованием указанных устройств является то, что размыв каверн осуществляется на репрессии, и образующиеся при этом частицы цементного камня и горной породы - кольматант, устремляется вглубь пласта и забивает флюидопроводящие каналы, тем самым, ухудшая фильтрационные свойства пласта.A common disadvantage of the methods using these devices is that the erosion of the caverns is carried out by repression, and the particles of cement stone and rock formed as a result of this, the colmatant, rush into the formation and clogs the fluid-conducting channels, thereby impairing the filtration properties of the formation.

Известные способы с применением гидромеханических перфораторов предусматривают спуск в скважину дополнительных устройств для обработки продуктивных пластов, таких как сваб, струйный насос.Known methods using hydromechanical perforators include the descent into the well of additional devices for processing productive formations, such as swab, jet pump.

Комплексная обработка продуктивных пластов за одну спускоподъемную операцию достигается способом, в котором используется устройство, представляющее собой объединение известных скважинных устройств в многофункциональную установку (полезная модель КИ 92466, 20.02.2010 г.) - прототип.Complex treatment of productive formations in one round-trip operation is achieved by a method in which a device is used, which is a combination of well-known downhole devices into a multifunctional installation (utility model KI 92466, 02/20/2010) - a prototype.

Известное устройство содержит последовательно установленные на колонне НКТ, сверху вниз, средство для очистки скважины воздействием на пласт методом депрессии - струйный насос, затем пакер, а в нижней части колонны НКТ гидромеханический прокалывающий перфоратор. Перфоратор выполнен с установленным в корпусе с возможностью перемещения в радиальном направлении под воздействием давления рабочей жидкости пробойником (пробойниками), имеющим гидроканал (гидроканалы), через который осуществляется направленная подача по НКТ жидкости вскрытия для образования каверн в продуктивных пластах, а также жидкости для кислотной обработки (химреагентов).The known device contains sequentially installed on the tubing string, from top to bottom, a means for cleaning a well by treating the formation with a depression method — a jet pump, then a packer, and a hydromechanical piercing drill in the bottom of the tubing string. The perforator is installed in the housing with the ability to move in a radial direction under the influence of the working fluid pressure with a punch (s) having a hydrochannel (s) through which directional injection of opening fluid through the tubing is performed to form caverns in productive formations, as well as fluid for acid treatment (chemicals).

Данный способ предусматривает ряд процессов, которые осуществляются последовательно: изначально - перфорация скважины с гидромониторным размывом каверн на репрессии, затем установка пакера и затем обработка пласта струйным насосом на депрессии. Образованный при таком размыве каверн кольматант проникает вглубь пласта, т.к. прокалывающие элементы перфоратора запечатывают выход его в ствол скважины, а давление на пласт в этот момент может достигать десятков МПа. При таких давлениях поры пласта расширяются, позволяя кольматанту закупорить их. При сбросе давления для последующих действий с установкой пакера и извлечением вставки из струйного насоса для перевода его в рабочий режим эти поры смыкаются, чему способствует сдавливающее усилие горной породы. На данные манипуляции со струйным насосом и пакером требуется время. Также при подобной обработке пласта существует риск нарушения перемычки водонефтяного контакта, т.к. из-за часто встречающегося некачественного цементажа эксплуатационной колонны рабочая жидкость может пойти по заколонному пространству, по пути наименьшего сопротивления, создав тем самым канал для перетока между пластами. Поэтому помимо увеличения времени на обработку ПЗП (призабойной зоны пласта) комплексной установкой происходит ухудшение его фильтрационных свойств с риском обводнения продуктивного пласта.This method involves a number of processes that are carried out sequentially: initially - perforation of a well with hydromonitorial erosion of caverns in repression, then installing a packer and then treating the formation with a jet pump in depression. The colmatant formed during such erosion penetrates deep into the reservoir, because the piercing elements of the perforator seal its output into the wellbore, and the pressure on the formation at this moment can reach tens of MPa. At such pressures, the pores of the formation expand, allowing the mud to clog them. When depressurizing for subsequent actions with installing the packer and removing the insert from the jet pump to put it into operation, these pores close, which is facilitated by the compressive force of the rock. These manipulations with the jet pump and packer take time. Also, with such a treatment of the formation, there is a risk of a violation of the jumper of the oil-water contact, because due to the often encountered low-quality cementing of the production string, the working fluid can go through the annular space, along the path of least resistance, thereby creating a channel for the flow between the layers. Therefore, in addition to increasing the time required to process the bottomhole formation zone (bottomhole formation zone) with an integrated installation, its filtration properties deteriorate with the risk of flooding the reservoir.

Техническая проблема осуществления способа гидромеханической перфорации скважин на депрессии заключается в устранении указанных недостатков и сокращении времени на осуществление процесса.The technical problem of implementing the method of hydromechanical perforation of wells in the depression is to eliminate these drawbacks and reduce the time to complete the process.

Техническая задача заключается в повышении эффективности при гидромониторной обработке пласта и сокращении времени на освоение скважины.The technical problem is to increase the efficiency during hydraulic reservoir treatment and reduce the time for well development.

Технический результат изобретения заключается в создании обширной каверны в ПЗП с гарантированным извлечением колматанта из него.The technical result of the invention is to create an extensive cavity in the PPP with guaranteed extraction of colmatant from it.

Техническая задача решается тем, что заявляемый способ гидромеханической перфорации скважин на депрессии характеризуется тем, что осуществляют спуск в скважину закрепленных на колонне НКТ струйного насоса, пакера и гидромеханического прокалывающего перфоратора с последующим вскрытием эксплуатационной колонны путем подачи в перфоратор под давлением рабочей жидкости с формированием перфорационных отверстий, размыв каверн осуществляют путем подачи рабочей жидкости в сформированные перфорационные отверстия через гидромониторные каналы пробойников перфоратора,The technical problem is solved by the fact that the inventive method of hydromechanical perforation of wells in a depression is characterized by the fact that a jet pump, a packer and a hydromechanical piercing drill are mounted on the tubing string, followed by opening the production string by supplying a working fluid to the perforator with the formation of perforations erosion of the caverns is carried out by supplying the working fluid to the formed perforations through the hydromonitor cells hammer punch holes

- 1 027173 кольматант извлекают из пласта путем создания депрессии струйным насосом после установки пакера. В отличие от известного способа перфорационные отверстия в эксплуатационной колонне формируют в два этапа, при этом сначала вскрывают эксплуатационную колонну путем формирования технологических перфорационных отверстий без размыва каверн, затем вскрывают эксплуатационную колонну, формируя перфорационные отверстия, через которые производят размыв каверн, при этом создание депрессии в подпакерном пространстве струйным насосом и формирование отверстий перфоратором осуществляют одновременно, а кольматант удаляют через технологические перфорационные отверстия.- 1 027173 colmatant is removed from the reservoir by creating a depression by the jet pump after installing the packer. Unlike the known method, the perforation holes in the production casing are formed in two stages, first opening the production casing by forming technological perforations without erosion of cavities, then opening the production casing, forming perforations through which the caverns are washed out, while creating depression in the under-packer space with a jet pump and the formation of holes with a perforator is carried out simultaneously, and the colmatant is removed through a technological s perforations.

Сравнение заявляемого технического решения с прототипом показывает, что оно принципиально отличается от известного способа следующими признаками:A comparison of the proposed technical solution with the prototype shows that it fundamentally differs from the known method by the following features:

одновременно осуществляют установку пакера с созданием депрессии под ним струйным насосом и формируют отверстия в эксплуатационной колонне перфоратором с размывом каверн;at the same time, the packer is installed with the creation of a depression underneath the jet pump and holes are formed in the production casing with a perforator with erosion of cavities;

дополнительно на первом этапе формируют технологические перфорационные отверстия в эксплуатационной колонне для выноса через них колматанта, образовавшегося при размыве каверн за ней.in addition, at the first stage, technological perforations are formed in the production casing for the removal of colmatant through them, formed during erosion of the caverns behind it.

Поэтому можно сделать вывод о том, что заявляемое изобретение соответствует критерию новизна.Therefore, we can conclude that the claimed invention meets the criterion of novelty.

Для реализации заявляемого способа может использоваться любой прокалывающий перфоратор, например, с четырьмя прокалывающими элементами. При этом два прокалывающих элемента выполнены без гидромониторных каналов с возможностью их выхода в диаметральных направлениях от оси перфоратора и с последующим возвратом в исходное положение после формирования технологических перфорационных отверстий в эксплуатационной колонне. После формирования технологических перфорационных отверстий посредством двух других прокалывающих элементов, которые выполнены с гидромониторными каналами, выходящими радиально, осуществляется формирование перфорационных отверстий в эксплуатационной колонне. Причем количество разнонаправленных прокалывающих элементов, установленных вдоль оси перфоратора, может быть любое количество.To implement the inventive method, any piercing punch, for example, with four piercing elements, can be used. In this case, the two piercing elements are made without hydraulic monitoring channels with the possibility of their output in diametrical directions from the axis of the perforator and then returned to their original position after the formation of technological perforations in the production casing. After the formation of technological perforations through two other piercing elements, which are made with hydromonitor channels extending radially, the formation of perforations in the production casing. Moreover, the number of multidirectional piercing elements installed along the axis of the punch, can be any number.

Изобретение может быть реализовано с использованием известного оборудования, поэтому оно соответствует критерию промышленная применимость.The invention can be implemented using known equipment, therefore, it meets the criterion of industrial applicability.

Новый технический результат от использования заявляемого способа обеспечивается тем, что в процессе обработки ПЗП кольматант не устремляется вглубь пласта, а сразу принудительно выносится рабочей жидкостью через технологические перфорационные отверстия. При этом наличие технологических отверстий приводит к тому, что рабочая жидкость устремляется в них, что исключает риск нарушения перемычек водонефтяного контакта.A new technical result from the use of the proposed method is ensured by the fact that during processing of the PZP, the colmatant does not rush deeper into the formation, but is immediately forcibly carried out by the working fluid through technological perforations. At the same time, the presence of technological holes leads to the fact that the working fluid rushes into them, which eliminates the risk of violation of the water-oil contact jumpers.

На фиг. 1 схематично показана компоновка (сверху вниз): струйный насос 1 (например, УЭГИС), пакер 2, гидравлический проходной (например, ПГП) и перфоратор 3, гидромеханический прокалывающий (ПГМП), например, с двумя диаметрально расположенными прокалывающими элементами 4 без гидромониторных каналов и двумя диаметрально расположенными прокалывающими элементами 5 с гидромониторными каналами. Для подвода рабочей жидкости из струйного насоса 1 в перфоратор 3 в струйном насосе 1 выполнен дополнительный канал 6, который соединяет полость струйного насоса 1 с перфоратором 3. Канал 6 может быть выполнен, например, в виде участка трубы, жестко закрепленного в струйном насосе 1 и перфораторе 3. Камера смешения струйного насоса 1 соединена с подпакерным пространством каналом 7.In FIG. 1 schematically shows the layout (from top to bottom): a jet pump 1 (for example, UEGIS), a packer 2, a hydraulic passage (for example, PGP) and a perforator 3, a hydromechanical piercing (PGMP), for example, with two diametrically located piercing elements 4 without hydraulic monitoring channels and two diametrically located piercing elements 5 with hydromonitor channels. To supply the working fluid from the jet pump 1 to the perforator 3 in the jet pump 1, an additional channel 6 is made, which connects the cavity of the jet pump 1 with the perforator 3. Channel 6 can be made, for example, in the form of a pipe section, rigidly fixed in the jet pump 1 and perforator 3. The mixing chamber of the jet pump 1 is connected to the under-packer space by a channel 7.

На фиг. 2 на разрезе А-А схематично показан пласт 8, с каверной 9, эксплуатационная колонна 10 с перфорационными технологическими отверстиями 11.In FIG. 2, section AA shows schematically a formation 8, with a cavity 9, a production casing 10 with perforation technological holes 11.

Заявляемый способ осуществляется следующим образом.The inventive method is as follows.

Закрепленные на колонне НКТ струйный насос 1, пакер 2 и гидромеханический прокалывающий перфоратор 3 спускают в скважину, снабженную эксплуатационной колонной 10, к заданному интервалу. Под давлением подают рабочую жидкость в НКТ. Рабочая жидкость проходит через струйный насос 1 и проходной канал пакера 2 в перфоратор 3 по каналу 6. При этом пакер 2 устанавливается, отсекая пространства над и под ним, а струйный насос 1 создает разряжение под пакером 2. При поступлении рабочей жидкости в перфоратор 3 механизм, воздействующий на пару диаметрально направленных прокалывающих элементов 4 без гидромониторных каналов, позволяет произвести перфорацию эксплуатационной колонны, формируя перфорационные технологические отверстия 11 в ней (на что уходит 3-5 с). После чего данные прокалывающие элементы 4 за счет автоматики возвращаются в перфоратор 3, и сразу выходит пара диаметрально направленных прокалывающих элементов 5 с гидромониторными каналами, формирующие перфорационные отверстия. Через гидромониторные каналы прокалывающих элементов 5 производят обработку пласта 8 высокоскоростными струями рабочей жидкости. Струи разрушают цементный камень и горную породу, формируя каверны 9 в ПЗП. Кольматант, образованный при размыве каверн 9, вымываясь через перфорационные технологические отверстия 11, устремляется в камеру смешения струйного насоса 1 по каналу 7 и затем по межтрубному пространству выносится из скважины. Это происходит за счет созданного разряжения - депрессии струйным насосом 1 под пакером 2. В результате этого образуется обширная каверна 9 вокруг эксплуатационной колонны 10. После обработки данного интервала давление рабочей жидкости сбрасывают до гидростатического, пакер 2 и прокалывающие элементы 4, 5 перфоратора 3 возвращаются в исходное транспортное положение и вся компоновка закрепленных на колонне НКТ струйного насоса 1, пакера 2 и гидромеханического прокалываю- 2 027173 щего перфоратора 3 может извлекаться из скважины либо перемещаться на следующий интервал.A jet pump 1, a packer 2 and a hydromechanical piercing hammer 3 are fastened to the tubing string and lowered into the well equipped with production string 10 to a predetermined interval. Under pressure, the working fluid is fed into the tubing. The working fluid passes through the jet pump 1 and the passage channel of the packer 2 into the perforator 3 along the channel 6. In this case, the packer 2 is installed, cutting off the spaces above and below it, and the jet pump 1 creates a vacuum under the packer 2. When the working fluid enters the perforator 3 mechanism acting on a pair of diametrically directed puncturing elements 4 without hydraulic monitor channels, allows perforation of the production casing, forming perforation technological holes 11 in it (which takes 3-5 s). After that, these piercing elements 4 due to automation are returned to the punch 3, and immediately a pair of diametrically directed piercing elements 5 with hydromonitor channels comes out, forming perforations. Through the hydraulic channels of the piercing elements 5, the formation 8 is treated with high-speed jets of the working fluid. The jets destroy the cement stone and rock, forming caverns 9 in the PPP. The colmatant formed during the erosion of the caverns 9, washed out through the perforated technological holes 11, rushes into the mixing chamber of the jet pump 1 through the channel 7 and then is taken out of the well through the annulus. This is due to the created vacuum - depression by the jet pump 1 under the packer 2. As a result, an extensive cavity 9 is formed around the production string 10. After processing this interval, the pressure of the working fluid is reduced to hydrostatic, the packer 2 and the piercing elements 4, 5 of the perforator 3 return to the initial transport position and the entire layout of the jet pump 1, packer 2 and hydromechanical piercing drill 3 fixed on the tubing string can be removed from the well or moved to the next interval.

Таким образом, по сравнению с известными способами использование предлагаемого способа обеспечивает гарантированное извлечение колматанта из обрабатываемого пласта за счет того, что при осуществлении способа кольматант не проникает вглубь пласта, а сразу принудительно извлекается из него.Thus, in comparison with known methods, the use of the proposed method provides guaranteed extraction of colmatant from the treated formation due to the fact that during the implementation of the method, the colmatant does not penetrate deep into the formation, but is immediately forcibly removed from it.

Claims (1)

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯCLAIM Способ гидромеханической перфорации скважин на депрессии, при котором осуществляют спуск в эксплуатационную колонну закрепленных на колонне насосно-компрессорных труб струйного насоса, пакера и гидромеханического прокалывающего перфоратора с последующим вскрытием эксплуатационной колонны путем подачи в перфоратор под давлением рабочей жидкости с формированием перфорационных отверстий, осуществляют размыв каверн путем подачи рабочей жидкости в сформированные перфорационные отверстия через гидромониторные каналы пробойников перфоратора, кольматант извлекают из призабойной зоны пласта путем создания депрессии струйным насосом после установки пакера, отличающийся тем, что перфорационные отверстия в эксплуатационной колонне формируют в два этапа, при этом сначала вскрывают эксплуатационную колонну путем формирования технологических перфорационных отверстий без размыва каверн, затем вскрывают эксплуатационную колонну, формируя перфорационные отверстия, через которые производят размыв каверн, при этом установка пакера, создание депрессии в подпакерном пространстве струйным насосом и размыв каверн осуществляют одновременно, а кольматант удаляют через технологические перфорационные отверстия.Method of hydro-mechanical perforation of depressed wells, during which a descent into the production string is fixed on the column of pump-compressor pipes of a jet pump, a packer and a hydro-mechanical piercing drill, followed by opening the production string by feeding a pressure fluid into the perforator with the formation of perforations, carry out the washing of cavities by supplying the working fluid to the formed perforations through the jetting channels of the piercers foratora, colmatant is removed from the bottomhole formation zone by creating a jet pump depression after installing the packer, characterized in that the perforations in the production string are formed in two stages, first opening the production string by forming process perforations without washing out the cavities, then opening the production string forming the perforations through which the erosion of cavities is effected, with the installation of the packer, the creation of a depression in the sub-packer of the space jet pump and erosion cavities simultaneously performed, and is removed through the processing colmatant perforations.