Скважинная струйная установка для каротажа горизонтальных скважин

Скважинная струйная установка для каротажа горизонтальных скважин

Реферат

Изобретение относится к области насосной техники, преимущественно к скважинным струйным установкам для добычи нефти из скважин.

Известна скважинная струйная установка, включающая установленный в скважине на колонне насосно-компрессорных труб струйный насос и размещенный ниже струйного насоса перфоратор (см. авторское свидетельство SU 1146416, Е 21 В 43/116, 23.03.1985).

Данная установка позволяет проводить перфорацию скважины и за счет этого интенсифицировать откачку из скважины различных добываемых сред, например нефти, однако данная установка не позволяет проводить исследование прискважинной зоны пластов, что в ряде случаев приводит к снижению эффективности работ по интенсификации эксплуатации скважины, что связано с тем, что отсутствует информация о том, где наиболее целесообразно проводить перфорацию пластов. Таким образом, эффективность проводимой работы по дренированию скважины не дает ожидаемых результатов.

Наиболее близкой к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является скважинная струйная установка, содержащая установленные на колонне насосно-компрессорных труб пакер с центральным каналом и струйный насос с активным соплом, камерой смешения и проходным каналом с посадочным местом для установки герметизирующего узла с осевым каналом, при этом установка снабжена излучателем и приемником-преобразователем физических полей, размещенным в подпакерной зоне со стороны входа в струйный насос откачиваемой из скважины среды и установленным на каротажном кабеле, пропущенном через осевой канал герметизирующего узла, выход струйного насоса подключен к пространству, окружающему колонну труб, вход канала подвода откачиваемой среды струйного насоса подключен к внутренней полости колонны труб ниже герметизирующего узла, а вход канала подачи жидкой рабочей среды в активное сопло подключен к внутренней полости колонны труб выше герметизирующего узла (см. патент RU 2121610, F 04 F 5/02, 10.11.1998).

Данная скважинная струйная установка позволяет проводить различные технологические операции в скважине ниже уровня установки струйного насоса, в том числе путем снижения перепада давлений над и под герметизирующим узлом. Однако данная установка позволяет проводить исследование продуктивных пород только вертикальных стволов, что сужает область использования данной скважинной струйной установки.

Задачей, на решение которой направлено настоящее изобретение, является интенсификация работ по исследованию и испытанию скважин с открытым и обсаженным стволом, в первую очередь с криволинейным или горизонтальным стволом, оптимизация размеров пакера при его работе совместно со струйным насосом и автономным каротажным комплексом и за счет этого повышение надежности работы скважинной струйной установки.

Указанная задача решается за счет того, что скважинная струйная установка содержит установленные на колонне труб пакер, струйный насос, в корпусе которого установлены сопло и камера смешения с диффузором, а также выполнен ступенчатый проходной канал, причем в последнем предусмотрена возможность установки функциональных вставок, например функциональной вставки для регистрации кривых восстановления пластового давления, а ниже пакера на колонне труб установлен автономный каротажный комплекс для измерения физических величин, например удельного электрического сопротивления горных пород, при этом струйный насос размещен в обсадной колонне над продуктивными пластами скважины, ниже пакера на колонне труб расположено центрующее пакер в обсадной колонне кольцо, пакер выполнен из эластичного материала в виде открытого сверху стакана с конусообразной боковой стенкой, причем дно стакана герметично закреплено на колонне труб, а пакер в его положении до распакеровки выполнен со следующими соотношениями размеров: максимальный наружный диаметр боковой стенки пакера D₂ составляет от 0,75 до 0,99 от внутреннего диаметра D₁ обсадной колонны, длина пакера L составляет от 0,5 до 3 диаметров D₄ дна стакана пакера, максимальный внутренний диаметр D₃ боковой стенки стакана пакера составляет от 0,6 до 0,96 макимального наружного диаметра D₂ стакана пакера, а наружный диаметр центрующего кольца D₅ составляет от 0,8 до 1,05 диаметра D₄ дна стакана пакера.

В центрующем кольце могут быть выполнены сквозные отверстия.

Анализ работы скважинной струйной установки показал, что надежность работы установки можно повысить как путем оптимального расположения в скважине струйного насоса относительно других элементов конструкции установки, так и путем выполнения пакера из эластичного материала со строго определенными размерами и расположенным ниже него на колонне труб центрующим его в обсадной колонне кольцом.

Было выявлено, что указанное выше расположение струйного насоса в скважине позволяет наиболее эффективно использовать оборудование, которое установлено на колонне труб, при проведении работ по исследованию и испытанию продуктивных пластов горных пород, при этом созданы условия для получения полной и достоверной информации о состоянии продуктивных пластов. Установка позволяет создавать ряд различных депрессий с помощью струйного насоса с заданной величиной перепада давления, а с помощью функциональной вставки, в частности функциональной вставки для регистрации кривых восстановления пластового давления и автономного каротажного комплекса, проводится исследование и испытание скважины. Одновременно предоставляется возможность контролировать величину депрессии путем управления скоростью прокачки жидкой рабочей среды. При проведении испытания пластов можно регулировать режим откачки посредством изменения давления жидкой рабочей среды, подаваемой в сопло струйного насоса. Возможна установка в ступенчатом проходном канале струйного насоса и других функциональных вставок, в частности блокирующей вставки. Перекрытие блокирующей вставкой как канала подачи жидкой рабочей среды, так и канала подвода откачиваемой из скважины среды при проведении работ по разобщению затрубного и внутритрубного пространства скважины позволяет предотвратить попадание в струйный насос посторонних предметов, которые могут засорить струйный насос, что также позволяет повысить надежность работы установки. Возможно выполнение функциональной вставки для регистрации кривых восстановления пластового давления с обратным клапаном и перепускным клапаном, что позволяет повысить точность получаемых данных при регистрации указанных выше кривых, что в свою очередь позволяет провести более качественную обработку скважины и подготовку ее к эксплуатации, также позволяет ускорить и упростить процесс выравнивания давления между подпакерным и надпакерным пространством скважины. Таким образом, данная струйная скважинная установка имеет широкие функциональные возможности, что позволяет проводить качественное исследование и испытание скважин после бурения с проведением всестороннего исследования и испытания в различных режимах.

В ходе исследования было установлено, что для получения достоверной информации и обеспечения надежной работы возникает необходимость выполнить пакер определенным образом с определенными соотношениями размеров для обеспечения возможности перемещения струйного насоса и автономного каротажного комплекса в скважине без депакеровки пакера. Выполнение пакера из эластичного материала в виде стакана с коническими стенками и указанными выше размерами позволило без повреждения доставлять пакер до места его расположения в обсадной колонне и быстро переводить его в рабочее положение. Удалось добиться надежного разобщения пространства скважины вокруг колонны труб, причем данный пакер позволяет перемещать колонну труб совместно со струйным насосом и автономным каротажным комплексом относительно обсадной колонны и продуктивных пластов без депакеровки пакера и повторной распакеровки. Центрующее кольцо, расположенное ниже пакера, фиксирует колонну труб в обсадной колонне и при этом не создает значительного гидравлического сопротивления при спуске и подъеме колонны труб. В конечном итоге удалось добиться получения исчерпывающей объективной информации о состоянии продуктивных пород продуктивных пластов.

Таким образом, указанная выше совокупность взаимозависимых параметров обеспечивает достижение выполнения поставленной в изобретении задачи - интенсификации работ по исследованию и испытанию криволинейных и горизонтальных скважин с открытым и обсаженным стволом, а также оптимизации работы пакера при его работе совместно со струйным насосом и автономным каротажным комплексом и за счет этого повышения надежности работы скважинной струйной установки.

На чертеже представлен продольный разрез скважинной струйной установки с установленной функциональной вставкой для регистрации кривых восстановления пластового давления,

Скважинная струйная установка содержит установленные на колонне труб 1 пакер 2, струйный насос 3, в корпусе 4 которого установлены сопло 5 и камера смешения 6 с диффузором 7, а также выполнен ступенчатый проходной канал 8. В ступенчатом проходном канале 8 могут быть установлены функциональные вставки, в частности функциональная вставка 9 для регистрации кривых восстановления пластового давления. Ниже пакера 2 на колонне труб 1 установлен автономный каротажный комплекс 10 для измерения физических величин, например удельного электрического сопротивления горных пород.

Струйный насос 3 установлен в обсадной колонне 11 над продуктивным пластом скважины. Ниже пакера 2 на колонне труб 1 расположено центрующее пакер 2 в обсадной колонне 11 кольцо 12. В центрующем кольце 12 выполнены сквозные отверстия 13, а в колонне труб 1 над автономным каротажным комплексом 10 выполнены отверстия 14.

Пакер 2 выполнен из эластичного материала в виде открытого сверху стакана с конусообразной боковой стенкой. Дно стакана герметично закреплено на колонне труб 1, а пакер 2 в его положении до распакеровки выполнен со следующими соотношениями размеров: максимальный наружный диаметр D₂ боковой стенки пакера 2 составляет от 0,75 до 0,99 от внутреннего диаметра D₁ обсадной колонны 11, длина L пакера 2 составляет от 0,5 до 3 диаметров D₄ дна стакана пакера 2, максимальный внутренний диаметр D₃ боковой стенки стакана пакера 2 составляет от 0,6 до 0,96 макимального наружного диаметра D₂ стакана пакера 2, а наружный диаметр D₅ центрующего кольца 12 составляет от 0,8 до 1,05 диаметра D₄ дна стакана пакера 2.

Работа скважинной струйной установки заключается в том, что спускают в скважину на насосно-компрессорных трубах 1 струйный насос 3 со ступенчатым проходным каналом 8 в его корпусе 4, расположенный ниже струйного насоса 3 пакер 2 и, расположенный на нижнем конце колонны труб 1 автономный каротажный комплекс 10. В процессе спуска в открытом стволе посредством автономного каротажного комплекса 10 проводят регистрацию фоновых значений физических параметров прискважинной зоны продуктивных пластов. Затем на каротажном кабеле или проволоке опускают по колонне труб 1 и устанавливают в проходном канале 8 функциональную вставку 9 для регистрации кривых восстановления пластового давления в подпакерном пространстве. В последней может быть установлен перепускной клапан, а ниже функциональной вставки могут быть установлены обратный клапан и автономный манометр. При достижении заданной глубины подают в сопло 5 струйного насоса 3 жидкую рабочую среду и создают в подпакерном пространстве скважины ряд различных по величине депрессий. Это приводит к повышению давления в затрубном пространстве колонны труб 1 и автоматической распакеровке пакера 2 за счет давления столба жидкости на боковые стенки эластичного стакана пакера 2 и их прижатия к стенке обсадной колонны 11, при этом пакер 2 установлен выше исследуемых продуктивных пластов. При каждой величине депрессии измеряют дебит скважины, после этого резко прекращают подачу жидкой рабочей среды в сопло 5 струйного насоса 3 с отсечением за счет этого обратным клапаном функциональной вставки 9 надпакерного пространства скважины от подпакерного и производят автономным манометром регистрацию восстановления пластового давления в подпакерном пространстве скважины. Если функциональную вставку 9 устанавливать в проходном канале 8 с помощью каротажного кабеля, то имеется возможность передачи на поверхность по каротажному кабелю информации из подпакерного пространства скважины, что позволяет более оперативно принимать решения по ходу дальнейших работ в скважине. Затем подают в сопло 5 струйного насоса 3 жидкую рабочую среду, создавая таким образом депрессию на продуктивные пласты, и проводят измерение физических параметров в прискважинной зоне продуктивных пластов автономным каротажным комплексом 10. В ходе исследования проводят перемещение автономного каротажного комплекса 10 относительно продуктивных пластов без депакеровки пакера 2. После этого открывают во вставке 9 путем натяжения каротажного кабеля или проволоки перепускной клапан, сообщая таким образом надпакерное и подпакерное пространство скважины и выравнивая таким образом давление между ними. Извлекают функциональную вставку 9 для регистрации кривых восстановления пластового давления. За счет выравнивания давления в колонне труб над и под пакером 2 происходит депакеровка пакера 2, что дает возможность произвести подъем колонны труб 1 со струйным насосом 3, пакером 2 и автономным каротажным комплексом 10. При этом во время подъема последним регистрируют физические параметры прискважинной зоны продуктивных пластов.

Если возникает необходимость, то проводят дополнительное исследование пластов, для чего закачивают в скважину жидкость с аномальными физическими свойствами, например с аномально высоким сечением захвата тепловых нейтронов, по колонне труб 1 через отверстия 14, задавливая эту жидкость в продуктивные пласты, после чего производят депакеровку пакера 2 и подъем на поверхность колонны труб 1 с регистрацией автономным каротажным комплексом физических параметров прискважинной зоны пластов.

Настоящее изобретение может найти применение в нефтедобывающей промышленности при испытании и освоении скважин, а также в других отраслях промышленности, где производится добыча различных сред из скважин.

1. Скважинная струйная установка, содержащая установленные на колонне труб пакер, струйный насос, в корпусе которого установлены сопло и камера смешения с диффузором, а также выполнен ступенчатый проходной канал, причем в последнем предусмотрена возможность установки функциональных вставок, например функциональной вставки для регистрации кривых восстановления пластового давления, а ниже пакера на колонне труб установлен автономный каротажный комплекс для измерения физических величин, например удельного электрического сопротивления горных пород, при этом струйный насос расположен в обсадной колонне над продуктивными пластами скважины, ниже пакера на колонне труб расположено центрующее пакер в обсадной колонне кольцо, пакер выполнен из эластичного материала в виде открытого сверху стакана с конусообразной боковой стенкой, причем дно стакана герметично закреплено на колонне труб, а пакер в его положении до распакеровки выполнен со следующими соотношениями размеров: максимальный наружный диаметр боковой стенки пакера D₂ составляет от 0,75 до 0,99 внутреннего диаметра D₁ обсадной колонны, длина пакера L составляет от 0,5 до 3 диаметров D₄ дна стакана пакера, максимальный внутренний диаметр D₃ боковой стенки стакана пакера составляет от 0,6 до 0,96 максимального наружного диаметра D₂ стакана пакера, а наружный диаметр центрующего кольца D₅ составляет от 0,8 до 1,05 диаметра D₄ дна стакана пакера.

2. Скважинная струйная установка по п.1, отличающаяся тем, что в центрующем кольце выполнены сквозные отверстия.