Способ регулирования потока текучей среды в нефтедобывающую и/или газодобывающую скважину

1 Предпосылки создания изобретения Настоящее изобретение относится к способу регулирования потока текучей среды в нефтедобывающую и/или газодобывающую скважину посредством одного или нескольких регулирующих клапанов, которые регулируют приток текучих сред из нефтеносного и/или газоносного пласта в один или несколько отстоящих друг от друга в осевом направлении сегментов приточной области скважины. Такой способ известен, например, из патентов США 4714117 и 5447201, заявки 0588421 на Европейский патент и из заявки 2320938 на патент Великобритании. При осуществлении способов, известных из этих первоисточников, регулирующий клапан или регулирующие клапаны настраивают таким образом, что добыча нежелательных текучих сред, таких как вода и/или газ, уменьшается, и при этом приток текучих сред выравнивается вдоль длины приточной области скважины, становясь, по существу, статическим. В частности, в горизонтальных скважинах имеется длинная горизонтальная приточная область, где наблюдается тенденция, в соответствии с которой добыча текучих сред около пяты скважины больше, чем около забоя скважины. В результате такого неодинакового притока текучей среды риск образования конуса обводнения и/или конуса газа, а в конечном счете - прорыва воды и/или газа в скважину, больше около пяты скважины, чем около забоя скважины. Известные способы выравнивания притоков действительно уменьшают риск образования конуса обводнения и/или конуса газа около пяты скважины, но они значительно уменьшают дебит скважины и неадекватно минимизируют количества воды и/или газа, добываемых после того, как произошел прорыв воды и/или газа в скважину. Целью настоящего изобретения является устранить затруднения, связанные с известными системами, и разработать способ добычи нефти или газа, при осуществлении которого влияние проблемы образования конуса обводнения или конуса газа, а также большого притока текучей среды из свиты высокопроницаемых пластов уменьшается при лишь незначительном уменьшении дебита скважины. Краткое изложение сущности изобретения При осуществлении способа, соответствующего настоящему изобретению, приток текучих сред из пласта в одну или несколько отстоящих друг от друга зон приточной области скважины регулируют посредством одного или нескольких регулирующих клапанов, проходное отверстие которых циклически изменяют. В предпочтительном варианте проходное отверстие по меньшей мере одного из клапанов циклически изменяют в соответствии с выбранным законом, который влияет на профиль притока таким образом, что вдоль длины приточной 2 области создается зона максимального притока и предусматривается циклическое возвратнопоступательное перемещение этой зоны вдоль длины приточной области. Следовательно, вместо спрямления профиля притока вдоль длины приточной области, в этом профиле притока создают пик и предусматривают циклическое возвратно-поступательное перемещение этого пика вдоль длины области притока. Такой циклически перемещающийся пик притока текучей среды можно реализовать различными путями. В первом предпочтительном конкретном варианте осуществления способа, соответствующего настоящему изобретению, приточная область скважины содержит насосно-компрессорную колонну или эксплуатационную колонну-хвостовик, на внешней поверхности которой предусмотрено несколько пакеров, отстоящих друг от друга в осевом направлении, которые делят кольцевое пространство, окружающее колонну, на ряд отстоящих друг от друга в осевом направлении и гидравлически разделенных кольцевых приточных сегментов, причем приток текучей среды по меньшей мере из одного сегмента в насосно-компрессорную колонну или эксплуатационную колонну-хвостовик регулируют посредством клапана, проходное отверстие которого циклически изменяют. В таком случае, проходное отверстие клапана или клапанов можно циклически изменять посредством последовательного переключения корпуса клапана между его открытым и закрытым положением. Вместо одного или нескольких однопозиционных клапанов можно использовать многопозиционные клапаны или непрерывно регулируемые клапаны. В альтернативном варианте, приток текучей среды из множества отстоящих друг от друга в осевом направлении приточных сегментов регулируют посредством совокупности клапанов, регулирующих приток текучей среды из разных сегментов внутрь насосно-компрессорной колонны или эксплуатационной колонны-хвостовика, и циклически изменяют проходные отверстия этих клапанов таким образом, что по меньшей мере один клапан закрыт, по меньшей мере, в течение части периода,на протяжении которого один или несколько других клапанов открыты. Во втором предпочтительном варианте осуществления способа, соответствующего настоящему изобретению, приточная область скважины содержит насосно-компрессорную колонну, которая имеет открытый нижний конец и в которой клапан регулирования притока расположен в месте, которое отстоит в осевом направлении от открытого нижнего конца, и при этом проходное отверстие клапана регулирования притока циклически изменяют для изменения положения точки максимального притока текучей среды из нефтеносного и/или газоносного пласта путем возвратно-поступательного перемещения упомянутой точки между распо 3 ложенным около клапана и расположенным около открытого нижнего конца колонны. В таком случае, проходное отверстие клапана регулирования притока можно циклически изменять, по существу, по синусоидальному закону. Описание чертежей Далее приведено более подробное описание изобретения на примерах и со ссылками на прилагаемые чертежи, при этом на чертежах показано следующее: фиг. 1 представляет продольное сечение приточной области скважины, в которой предусматривается циклическое возвратно-поступательное перемещение точки притока текучей среды вдоль длины приточной области; фиг. 2 представляет продольное сечение приточной области еще одной скважины, в которой предусматривается циклическое возвратно-поступательное перемещение точки притока текучей среды вдоль длины приточной области. На фиг. 1 показана нефтедобывающая и/или газодобывающая скважина 1, имеющая, по существу, вертикальный верхний участок 2 и, по существу, горизонтальный нижний участок, который образует приточную область 3 скважины. Приточная область 3 может быть не обсаженной или в ней может быть установлена перфорированная эксплуатационная колонна-хвостовик 4. В альтернативном варианте, приточная область 3 может быть заключена в оболочку, состоящую из фильтра со щелевидными отверстиями и гравийной набивки,и/или огорожена предварительно просверленной проницаемой эксплуатационной колоннойхвостовиком. Насосно-компрессорная колонна 5 проходит в приточную область 3 через пакер 6, который установлен около пяты 7 скважины. В насосно-компрессорной колонне 5 выше по течению от пакера 6 установлен настраиваемый клапан 8 регулирования притока. Этот клапан 8 циклически открывают и закрывают, предпочтительно, по закону, предусматривающему непрерывное регулирование. В результате такого циклического открывания и закрывания клапана 8 обеспечивается возвратно-поступательное перемещение зоны 9 максимального притока текучей среды в кольцевое пространство 10 между колонной 5 и перфорированной колонной-хвостовиком 4, по меньшей мере, вдоль части длины приточной области 3, что показано пунктирными стрелками 11. В результате упомянутого циклического перемещения зоны максимального притока текучей среды в скважину, обеспечивается простое и эффективное уменьшение риска образования конуса обводнения и/или конуса газа в нефтеносном или газоносном пласте 12, окружающем скважину 1. Если желательно, пакер 6 и клапан 8 регулирования притока можно устанавливать на 4 вертикальном участке скважины непосредственно над пятой 7, чтобы облегчить техническое обслуживание, осмотр и/или замену клапана 8 с помощью оборудования, спускаемого на канатах. Клапан 8 может быть клапаном, извлекаемым с помощью канатов и устанавливаемым в боковом кармане, как описано в патенте США 5535828. На фиг. 2 показана альтернативная конфигурация скважины, в которой применим способ,соответствующий настоящему изобретению. В скважине 20, показанной на фиг. 2, насоснокомпрессорная колонна 21 проходит через пакер 22 в приточную область, которая обсажена перфорированной колонной-хвостовиком 23. Кольцевое пространство 24 разделено на ряд отстоящих друг от друга в осевом направлении сегментов 24 А, 24 В, 24 С, 24D, и т.д., посредством отстоящих друг от друга в осевом направлении пакеров 25. Участок колонны между соседними пакерами 25 каждой пары оснащен клапаном 26 регулирования притока, который циклически открывают и закрывают во время добычи. За счет циклического открывания и закрывания разных клапанов 26 в разные моменты времени, предпочтительно путем последовательного закрывания клапанов 26 в направлении либо выше, либо ниже по течению,изменяют положение точки 29 максимального притока текучей среды в скважину 20, как показано пунктирными стрелками 30. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Способ регулирования потока текучей среды в нефтедобывающую и/или газодобывающую скважину посредством одного или нескольких регулирующих клапанов, которые регулируют приток текучих сред из нефтеносного и/или газоносного пласта в один или несколько отстоящих друг от друга в осевом направлении сегментов приточной области скважины, при котором проходное отверстие по меньшей мере одного из клапанов циклически изменяют. 2. Способ по п.1, при котором проходное отверстие по меньшей мере одного из клапанов циклически изменяют в соответствии с выбранным законом, который влияет на профиль притока таким образом, что вдоль длины приточной области создается зона максимального притока и предусматривается циклическое возвратнопоступательное перемещение этой зоны вдоль длины области притока. 3. Способ по п.1, в котором приточная область скважины содержит насосно-компрессорную колонну или эксплуатационную колонну-хвостовик,внешняя поверхность которой снабжена пакерами,отстоящими друг от друга в осевом направлении,делящими кольцевое пространство, окружающее колонну, на ряд отстоящих друг от друга в осевом направлении и гидравлически разделенных кольцевых приточных сегментов, причем приток текучей среды по меньшей мере из одного сегмента в насосно-компрессорную колонну или эксплуатационную колонну-хвостовик регулируют посредством клапана, проходное отверстие которого циклически изменяют. 4. Способ по п.3, в котором проходное отверстие упомянутого клапана циклически изменяют посредством последовательного переключения корпуса клапана между его открытым и закрытым положением. 5. Способ по п.4, в котором приток текучей среды из отстоящих друг от друга в осевом направлении приточных сегментов регулируют посредством совокупности клапанов, регулирующих приток текучей среды из разных сегментов внутрь насосно-компрессорной колонны или эксплуатационной колонны-хвостовика, и циклически изменяют проходные отверстия этих клапанов таким образом, что по меньшей мере один клапан закрыт, по меньшей мере, в течение части периода, на протяжении которого один или несколько других клапанов открыты. 6. Способ по п.1, в котором приточная область скважины содержит насосно-компрессорную колонну, имеющую открытый нижний конец, клапан регулирования притока расположен в месте, отстоящем в осевом направлении от открытого нижнего конца, и проходное отверстие упомянутого клапана регулирования притока циклически изменяют для изменения положения точки максимального притока текучей среды из нефтеносного и/или газоносного пласта путем возвратнопоступательного перемещения упомянутой точки между расположенным около клапана и расположенным около открытого нижнего конца колонны. 7. Способ по п.6, в котором проходное отверстие клапана регулирования притока циклически изменяют, по существу, по синусоидальному закону. 8. Способ по п.1, в котором проходное отверстие по меньшей мере одного клапана цик 6 лически изменяют в соответствии с замером одного или нескольких физических параметров,таких как расход, состав, температура или давление текучей среды. 9. Способ по пп.3 и 8, в котором в соответствии с замером одного или нескольких параметров сначала закрывают клапан, наиболее удаленный в направлении вниз по течению, а затем последовательно закрывают клапан, ближайший к упомянутому закрытому клапану в направлении вверх по течению, после чего также закрывают следующий клапан и продолжают упомянутую последовательность закрывания в направлении вверх по течению до тех пор, пока не останется открытым лишь клапан, наиболее удаленный в направлении вверх по течению,после чего повторно открывают все клапаны и по меньшей мере один раз повторяют цикл последовательного закрывания, начиная с клапана,наиболее удаленного в направлении вниз по течению. 10. Скважинная система, пригодная для осуществления способа по п.6, содержащая приточную область, в которую вставлена насоснокомпрессорная колонна, окруженная кольцевым пространством, в которое при эксплуатации течет текучая среда, попадая в скважину, причем это кольцевое пространство герметизировано на своем расположенном ниже по течению конце кольцевым пакером, а колонна в месте, находящемся выше по течению и в непосредственной близости от пакера, оснащена клапаном регулирования притока, предназначенным для регулирования притока текучей среды из кольцевого пространства внутрь колонны в непосредственной близости от пакера, при этом колонна имеет открытый конец, расположенный выше по течению и сообщающийся посредством текучей среды с кольцевым пространством.