Виброобработка забоев скважин
Сущность вибрационного воздействия на призабойную зону пласта состоит в том, что на забое скважины с помощью вибратора формируются волновые возмущения среды в виде частых гидравлических импульсов или резких колебаний давления различной частоты и амплитуды. Виброударные колебания одновременно воздействуют как на физико-механические свойства коллектора, так и на поверхностные, капиллярные и другие характеристики жидкостей и пластовой системы. Эффект вибровоздействия связан со снижением вязкости жидкости и поверхностного натяжения, с повышением проводимости пластовых систем под влиянием виброударных волн вследствие образования новых и расширения старых трещин и очистки призабойной зоны пласта.
Для осуществления процесса в скважину на насосно-компрессорных трубах спускают гидравлический вибратор золотникового типа, который устанавливается против выбранной для обработки части продуктивной зоны пласта. Рабочая жидкость прокачивается по трубам и проходя через вибратор генерирует непрерывную серию гидравлических ударов. Создание колебаний осуществляется путем периодических перекрытий потока рабочей жидкости, протекающей через золотниковое устройство вибратора.
Схема гидравлического вибратора золотникового типа (ГВЗ) показана на рис. 187.В корпусе вибратора находится жестко залепленный ствол 1—стакан с щелевыми прорезями на образующей цилиндра. В донной части ствола имеется цилиндрическое отверстие. На стволе свободно вращается цилиндрический золотник 2 с щелевыми прорезями, выполненными под некоторым углом к образующей. На золотнике прорези также сделаны под некоторым углом к образующей, но в противоположном направлении к отверстиям в стволе. В результате образуется турбинное устройство, у которого направляющим аппаратом является ствол с косыми прорезями, а рабочим колесом—золотник с направленными под углом прорезями.
Кроме щелевых прорезей, в стволе имеются пусковые отверстия, позволяющие осуществлять запуск золотника при перекрытии щелей в стволе. Золотник устанавливается на шариковых опорах 3. Сверху в корпус ввинчивается гайка—переводник для соединения вибратора с насосно-компрессорными трубами. При прокачивании рабочей жидкости золотник за счет ее истечения из щелевых прорезей начинает вращаться. Вращаясь, золотник перекрывает поток рабочей жидкости, в результате чего образуются гидравлические удары, частота которых зависит от числа щелей и частоты вращения золотника и может быть доведена до 30000 в минуту. Гидравлический удар сопровождается резким подъемом давления, что способствует резкому импульсному истечению жидкости из донного отверстия ствола. Кроме этого, периодическое истечение жидкости из щелей при вращении золотника создает циклические колебания в окружающей среде (жидкости).
Сила гидравлического удара зависит от расхода рабочей жидкости, а также от времени перекрытия ее потока.
При виброобработках у скважины устанавливают обычно два насосных агрегата (АН-700 и др.) для создания непрерывной струи рабочей жидкости при переключении работы агрегата с одной скорости на другую. Устье скважины оборудуется так же, как и при гидравлическом разрыве пласта.
Рис. 187. Гидравлический вибратор золотникового типа
В качестве рабочих жидкостей применяют: нефть, раствор соляной кислоты, растворы ПАВ и др.
Гидравлический вибратор включается при прокачке рабочей жидкости с небольшой скоростью: 5—6 л/с. Такая скорость выдерживается в течение 5—8 мин. В дальнейшем расход жидкости равномерно увеличивается при постепенном переходе работы агрегатов с одной скорости на другую.
При виброкислотных обработках забоя начало процесса ведется с открытым затрубным пространством скважины. После восстановления циркуляции жидкости в скважину закачивают кислоту до заполнения насосно-компрессорных труб, а затем затрубное пространство герметизируют. Закачивается объем рабочей жидкости и вслед за ней объем продавочной жидкости. С увеличением давления закачки более 40,0 МПа процесс проводят при открытом затрубном пространстве, причем рабочая жидкость может быть направлена в резервуар и использована для дальнейшей закачки. Процесс обработки забоя регистрируется манометром и расходомером.
Вибровоздействие рекомендуется проводить в скважинах с ухудшенными коллекторскими свойствами призабойной зоны, т. е. в скважинах, пробуренных с промывкой забоя глинистыми растворами и утяжеленными жидкостями, а во время ремонтных работ—водой или растворами ПАВ, а также в скважинах, пласт которых поглотил в процессе строительства глинистый и цементный растворы. Вибровоздействию также рекомендуется подвергать забои скважин, пласт в которых сложен низкопроницаемыми породами и содержит глинистые минералы. Более эффективное воздействие на проводимость пласта следует ожидать в коллекторах с высоким пластовым давлением, но низкой проницаемостью.
Вибровоздействие на пласт целесообразно осуществлять также в скважинах, где намечено провести кислотную обработку, гидравлический разрыв пластов, обработку забоя ПАВ для интенсификации процесса.
Вибровоздействие не рекомендуется проводить в неисправных скважинах (с нарушенной фильтровой частью, при наличии обрывов и смятия колонн и т. д.), в скважинах, расположенных вблизи водонефтяного контура, и в скважинах при интенсивном поглощении жидкости и с низкими пластовыми давлениями.
Результаты проведенных виброобработок в различных условиях подтверждает их эффективность (улучшение фильтрационной способности призабойной зоны, повышение дебита и приемистости скважин).