Способ восстановления пропускной способности технологических зон скважины в многорежимной двухконтурной гидродинамической системе

(51) 21 43/00 (2006.01) 21 37/00 (2006.01) 21 21/00 (2006.01) КОМИТЕТ ПО ПРАВАМ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ МИНИСТЕРСТВА ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ потоков промывающих жидкостей высокого и низкого давлений без извлечения элементов оборудования из полости скважины. При этом в качестве управляющего воздействия,определяющего режим работы устройства,используется давление Рв в контуре высокого давления системы. Выбором параметров управляющего воздействия (для нашего случая Рв 0, РвРвах (500 бар) - в статическом режиме или Рвв в виде последовательности прямоугольных импульсов с регулируемой продолжительностью и скважностью в динамическом режиме воздействия на забойную зону) формируются потоки промывающей жидкости воздействующей на промываемую субстанцию. При этом значениям 1. РвРвах - соответствует режим промывки внутрискважинного и прифильтрового пространства 2. Рв 0 - соответствует режим промывки забойной зоны при Рн 3. Рвв - соответствует колебательному режиму промывки забойной зоны. В качестве управляющего воздействия,устанавливающего режим обработки объектов восстановления, используется давление в контуре высокого давления и процесс промывки призабойных зон осуществляется послойно перемещением сопел Регулирующе - промывочной насадки по высоте фильтрационной зоны.(76) Морозов Александр ВалерьевичМорозов Владимир ПетровичМорозов Валерий ПетровичРоманенко Александр Филиппович Морозов Владимир ВалерьевичРоманенко Григорий Александрович(54) СПОСОБ ВОССТАНОВЛЕНИЯ ПРОПУСКНОЙ СПОСОБНОСТИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ЗОН СКВАЖИНЫ В МНОГОРЕЖИМНОЙ ДВУХКОНТУРНОЙ ГИДРОДИНАМИЧЕСКОЙ СИСТЕМЕ(57) Одной из областей применения предлагаемого изобретения являются предприятия гидрометаллургической отрасли, занимающиеся извлечением металлов из рудных месторождений способом подземного выщелачивания. Изобретение относится к способам, позволяющим эффективно восстанавливать скважины технологических полигонов, подвергшиеся засорению в процессе эксплуатации. В предлагаемом устройстве за счт применения Регулирующе - промывочной насадки появляется возможность формировать режим работы промывочного устройства изменением направления Изобретение относится к технологии разработки месторождений полезных ископаемых скважинным методом и может быть применено при восстановлении скважин в случаях снижения их дебета из-за кольматации, засорения, заиливания и др., как самого проходного сечения скважины и перфорации фильтрующих частей,так и прифильтрового пространства скважины со стороны рудного тела (призабойная зона). Разработка представляемого способа преследует цель оптимизации режимов и технологических примов восстановления скважин с целью минимизации энергетических, водных и временных затрат в процессе восстановления скважины,минимизации числа операций, связанных с подъмом - спуском оборудования. Наиболее близким к предлагаемому изобретению является способ обработки призабойной зоны пласта (Патент РФ 2128770, кл. Е 21 В 43/25, опубл. в Б.И. 10, 1999 г.), согласно которому на начальном этапе цикла обработки повышают давление на забое скважины, ограничивая его величиной давления гидроразрыва пласта, и поддерживают его в течение времени,необходимого для установления пьезометрической кривой. После репрессии быстро снижают давление на забое ниже пластового, при этом производят виброволновое воздействие гидродинамическим генератором. Как видно из описания основной операции по восстановлению фильтрующей способности призабойной зоны, основной движущей силой процесса является давление на забое скважины,которое устанавливается повышением - снижением давления относительно пластового внутри фильтрующей зоны в полости скважины. Очевидно,это давление равномерно распределяется по всей поверхности фильтрующей зоны. При возникновении ситуации, когда засоренность фильтрующих отверстий и прилегающих к ним участков призабойной зоны неравномерны, в первую очередь восстановятся участки фильтрующей системы,гидравлическое сопротивление которых мало. Образуются своеобразные окна - участки с малым гидравлическим сопротивлением,которые пропускают основной поток жидкости из скважины в пласт и обратно и которые определяют в основном гидродинамический режим системы, независимо от состояния оставшейся не восстановленной части фильтрующей зоны. Это приведет к установлению режима равновесия в призабойной зоне при аварийном, по существу, состоянии части фильтрующей зоны. Прототипом предлагаемого изобретения является Устройство двухконтурной гидродинамической очистки скважин подземного выщелачивания металлических руд (Патент РК за 24448 по заявке 2008/1298.1 с приоритетом от 25.11.2008), в котором используется принцип разделения жидкостей,воздействующих на элементы технологических зон скважин и продуктивных пластов добывающего комплекса на несколько потоков по их функциональному назначению. В процессе испытаний и эксплуатации указанного выше устройства,выяснилась недостаточная эффективность его работы в процессе промывки забойного пространства. Струя высокого давления, преодолевая толщу жидкости от сопла форсунки до породы в призабойной зоне,теряет свой напор на преодоление сопротивления среды и в связи с увеличением фронта потока. Поэтому глубина проникновения промывающей струи в толщу призабойной зоны ограничивается энергией гидродинамического напора струи,донесенной до фильтровального пространства и е дебитом. На эффективности промывки призабойного пространства сказывается недостаточный для этой операции дебет промывающей жидкости, обеспечиваемый насосом высокого давления. Для того, чтобы обеспечить энергетические потребности промывающего устройства при восстановлении проницаемости призабойной зоны,необходимо обеспечивать увеличение расхода промывающей жидкости при неизбежном увеличении сечения промывочного потока по мере удаления зоны восстановления от стенок фильтра в продуктивный пласт или в толщу гравийной обсыпки фильтров. Указанный технический результат достигается тем,что в систему двухконтурной гидродинамической системы очистки скважин введено устройство - Регулирующе - промывочная насадка, позволяющее формировать режим работы восстанавливающей системы - перенаправлять подачу промывной жидкости низкого давления с высоким дебитом через перфорационные отверстия фильтрующей зоны скважины в призабойную зону либо во внутреннюю полость скважины. В качестве управляющего воздействия при выборе режима работы системы используется давление жидкости в контуре высокого давления системы. Выбираемый режим работы определяется его наличием или отсутствием. Способ формирования режимов обработки технологических зон регулирующей насадки поясняется схемами фигур 1, 2, 3, где 1. мкость с промывной водой низкого давления. 2. мкость с промывной водой высокого давления. 3. Насос низкого давления. 4. Насос высокого давления. 5. Поток промывочной жидкости низкого давления. 6. Поток промывочной жидкости высокого давления. 7. Обсадочная труба скважины. 8. Зона фильтра. 9. Регулирующе-промывочная насадка. 10. Форсунки ФДТ (высокого давления). 11. Отстойная зона скважины Схема переключения (золотниковое устройство) режимов работы насадки 12. Золотник устройства. 13. Пружина золотникового устройства. 14. Призабойная зона. 15. Струи высокого давления. 16. Переключающий золотниковый орган насадки. 17. Устройство, формирующее импульсы высокого давления. 18. Генератор виброволнового воздействия ультразвуковой. 19. Излучатель магнитострикционный. Использование вводимого в схему устройства Регулирующе-промывочной насадки позволяет осуществлять работу устройства в трх режимах 1. Режим очистки внутрискважинного пространства. Режиму очистки внутрискважинной полости,перфорационных отверстий скважины и частично забойной зоны, прилегающей непосредственно к внешней стороне скважины, соответствует наличие большого давления в контуре большого давления. 2. Режим промывки призабойного пространства. Этому режиму соответствует отсутствие высокого давления в контуре высокого давления. В этом режиме работы происходит перенаправление потока промывающей жидкости низкого давления 01,5 МПа из канала внутренней полости скважины через отверстия фильтра скважины в прилегающую забойную область рудного тела. Одновременно с переходом системы в режим восстановления проницаемости призабойной зоны выполняется включение излучателя генератора акустических колебаний для осуществления виброволнового воздействия на обрабатываемую зону. 3. Пульсирующий режим работы устройства. В этом режиме за счет переменного включения выключения высокого давления и, соответственно,переменой подачи потока низкого давления 01,5 МПа в призабойную зону создатся режим последовательных гидравлических ударов на соответствующий обрабатываемый в данный момент участок призабойной зоны. См. Фиг.3 Формирование импульсов давления промывочной жидкости в забойной зоне. В пульсирующем режиме работы системы включение излучателя (19) генератора (18) акустических колебаний для осуществления виброволнового воздействия на обрабатываемую зону осуществляется на время существования импульса Тим низкого давления и синхронизируется последовательностью этих импульсов. Восстановление проницаемости призабойной зоны в режимах 2-3 осуществляется перемещением Регулирующе-промывочной насадки по высоте зоны фильтрации в несколько проходов, таким образом, что каждому положению насадки в период прохода соответствует участок призабойной зоны,находящийся против сопел насадки. См. Фиг.1 (12). Поток жидкости низкого давления 0-1,5 МПа,проникает через отверстия фильтра скважины в соответствующий участок призабойной зоны,заполненный гравийной засыпкой или субстратом рудного тела и промывает его от ила и разрушенных продуктов кольматации. Таким образом, при последовательном сканировании поверхности фильтра по ее образующей исключается появление промывных окон в фильтрующей поверхности скважины, что возможно в случае обработки зоны фильтрации простым поднятием забойного давления. При наличии высокого давления (Рв 0) в контуре высокого давления (Схема А - режим промывки внутрискважинного пространства и перфорационных отверстий фильтра) статическим напором контура высокого давления переключающий золотниковый орган(16) регулирующей насадки перемещается и открывает отверстия насадки, через которые промывочная жидкость низкого давления податся в полость обсадной колоны, обеспечивая вынос разрушенного материала (продукта очистки) на оголовок скважины. Разрушение кольматантных и заиливающих отложений во внутренней полости и перфорационных отверстиях фильтра скважины осуществляется струями высокого давления (до 500 бар), подаваемых из сопел вращающейся форсунки высокого давления (10). При сбросе (отключении) высокого давления(Рв 0) (схема В - режим промывки забойного пространства) переключающий орган(16) регулирующей насадки устанавливается в положение, при котором отключаются отверстия,подающие жидкость низкого давления в полость обсадной колоны и открываются отверстия,подающие промывочную жидкость низкого давления в забойную зону. При этом поочердно, по мере продвижения Регулирующе-промывочной насадки по высоте фильтра, к отверстиям фильтра скважины подключаются сопла насадки, через которые жидкость насоса низкого давления 01,5 МПа с большим дебитом податся в забойную зону рудного пласта, обеспечивая необходимый дебит промывающей жидкости. При этом часть заиливающей компоненты и разрушенного кольматантного субстрата уносится вглубь пласта, а часть попадает в полость обсадной колоны, и в следующем цикле промывки полости выносится на оголовок скважины. Для ускорения процесса раскольматации призабойной зоны, в момент переключения промывного потока на восстановление призабойной зоны включается генератор ультразвуковых колебаний,осуществляющий виброволновое воздействие на промывающую жидкость. Возможна работа генератора в течение всего времени проведения операции восстановления скважины. С введением в схему системы двухконтурной гидродинамической очистки скважины Регулирующе-промывочной насадки, способной реализовать функцию релейного звена, появляется возможность влиять на параметры энергетического агента, восстанавливающего работоспособность фильтрующего устройства скважины промывной жидкости - непосредственно в обрабатываемой зоне объекта. Наиболее перспективным в данном случае является формирование в забойной зоне режима,3 при котором закон изменения давления в зоне соответствует гидравлическому удару или близком по характеристикам к нему. На Фиг.3, приведены графики изменения давлений - высокого (Рв) и низкого (Рн), поясняющие режимы работы устройства - Регулирующе-промывочная насадка. Из протекания графиков давлений в контурах высокого и низкого давлений видно, что эти давления находятся в противофазах и воздействие на забойную зону скважины осуществляется в течение всего периода процесса время воздействия высокого давления - Тим - сменяется временем Тскв - низкого давления и т.д. При этом в процессе восстановления фильтрующей способности призабойной зоны в силу раздельного пространственного расположения струй высокого и низкого давления по высоте скважины в процессе перемещения Регулирующе-промывочной насадки каждому проходу по зоне фильтрации потока низкого давления предшествует обработка участка зоны струй высокого давления 0 - 500 бар. Изобретение может быть реализовано на месторождениях подземного выщелачивания полиметаллических руд, золотоносных и урановых месторождениях, на нефтегазовых месторождениях. Ближайшие аналоги заявленного устройства,отличающиеся указанными выше недостатками,используются на урановых и нефтяных месторождениях Казахстана и РФ. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ Способ восстановления пропускной способности технологических зон скважины в многорежимной двухконтурной гидродинамической системе,содержащей контуры высокого и низкого давления,обеспечивающие подачу промывающей и транспортирующей жидкостей ультразвуковой генератор,осуществляющий виброволновое воздействие на промывную жидкость скважин посредством магнитострикционного излучателя внутрискважинную полость, отверстия скважинного фильтра, зону фильтрации, призабойную зону,обеспечивающие фильтрацию промывающего флюида Регулирующе - промывочную насадку модифицированное золотниковое устройство,обеспечивающее соответствующее технологическому регламенту гидродинамическое воздействие на объекты восстановления в режиме,определяемом объектом обработки, отличающийся тем, что в качестве управляющего воздействия,устанавливающего режим обработки объектов восстановления, используют давление в контуре высокого давления и процесс промывки призабойной зоны осуществляют послойно перемещением сопел Регулирующе - промывочной насадки по высоте фильтрационной зоны с локализацией зоны повышенного давления на выкидах сопел низкого и высокого давления при наличии давления в контуре высокого давления процесс очистки внутрискважинной полости, перфорационных отверстий скважины и частично зоны фильтрации, прилегающей к внешней стороне фильтра,осуществляют промывочной жидкостью высокого давления, при этом вынос продуктов очистки из зоны обработки на оголовок скважины осуществляется потоком промывающей жидкости низкого давления при отсутствии высокого давления в контуре высокого давления устанавливают режим промывки призабойной зоны, когда поочердно, по мере продвижения Регулирующе-промывочной насадки по высоте фильтра, к отверстиям его подключают сопла насадки, через которые жидкость насоса низкого давления 0-1,5 МПа с большим дебитом податся в призабойную зону рудного пласта или гравийной засыпки, обеспечивая необходимый дебит промывающей жидкости одновременно с подачей жидкости низкого давления в призабойную зону, в процесс раскольматации включают ультразвуковой генератор и подача жидкости в призабойную зону сопровождается виброволновым воздействием флюида акустической или ультразвуковой частот,усиливающим процесс декольматации, в результате чего часть заливающей компоненты субстрата и кольматационных отложений разрушаются и уносятся вглубь рудного пласта, а часть попадает в полость обсадной колоны, и в следующем цикле промывки полости скважины выносится на е оголовок в течение времени отсутствия высокого давления промывку субстрата призабойной зоны осуществляют струй промывочной жидкости низкого давления фронт нарастания импульса низкого давлении соответствует режиму гидравлического удара, что приводит к интенсивной раскольматации призабойной зоны при периодическом прерывании потока высокого давления создают периодически изменяющееся высокое давление в форме последовательности прямоугольных импульсов, при этом на выходе Регулирующе - промывочной насадки, благодаря е релейной характеристике,создатся прямоугольная последовательность импульсов низкого давления 0-1,5 МПа со скважностью Тскв,находящаяся в противофазе с последовательностью импульсов высокого давления 0-500 бар, в силу чего на призабойную зону модифицированными потоками высокого и низкого давления оказывают воздействие на протяжении полного периода изменения высокого давления обработку призабойной зоны в любом режиме осуществляют послойно перемещением промывочных потоков по высоте зоны фильтрации,что исключает появление локальных промоин в толще материала призабойной зоны и утечку в не промывающей жидкости при заиленной основной фильтрующей поверхности скважины.