Скважинная струйная установка и способ ее работы

Скважинная струйная установка и способ ее работы

Иллюстрации

Показать все

Реферат

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

Известна скважинная струйная установка, содержащая колонну насосно-компрессорных труб со струйным насосом, пакером и перфоратором с возможностью прокачки жидкой рабочей среды через струйный насос (см. авторское свидетельство SU 1146416, кл. Е 21 В 43/116, 23.03.1985).

Из этого же авторского свидетельства известен способ работы скважинной струйной установки, включающий спуск в скважину колонны насосно-компрессорных труб со струйным насосом, пакером и перфоратором, размещение перфоратора против продуктивного пласта и подрыв перфоратора с последующим прокачиванием жидкой рабочей среды через струйный насос.

Данные скважинная струйная установка и способ ее работы позволяют 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 интенсификации работы скважины из-за отсутствия информации о том, как работают продуктивные пласты.

В части устройства как объекта изобретения наиболее близкой к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является 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, который пропущен через осевой канал герметизирующего узла, причем 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, 2129672, кл. F 04 F 5/02, 27.04.1999).

Наиболее близким к изобретению в части способа работы как объекта изобретения по технической сущности и достигаемому результату является способ работы скважинной струйной установки, включающий установку на колонне труб пакера и струйного насоса, в корпусе которого выполнен проходной канал с посадочным местом, спуск этой сборки в скважину, распакеровку пакера и размещение в скважине ниже струйного насоса глубинных приборов (см. вышеуказанный патент RU 2129672, кл. F 04 F 5/02, 27.04.1999).

Данные установка и способ ее работы позволяют 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 требует смены функциональных вставок в процессе проведения исследования и испытания скважины, что удлиняет сроки проведения работ по испытанию и освоению скважин.

Задачей, на решение которой направлено настоящее изобретение, является интенсификация работ по исследованию, испытанию и подготовке скважин к эксплуатации, оптимизация работы струйной установки при ее использовании совместно с автономными приборами и функциональными вставками для исследования продуктивного пласта и за счет этого повышение надежности и производительности работы установки.

В части устройства как объекта изобретения поставленная техническая задача решается за счет того, что скважинная струйная установка содержит смонтированные сверху вниз на колонне труб струйный насос, пакер и хвостовик, причем в корпусе струйного насоса соосно установлены, по крайней мере, одно активное сопло и одна камера смешения с диффузором и обратным клапаном на выходе из последнего, а также выполнены ступенчатый проходной канал с посадочным местом между ступенями и сообщенные с ним выше и ниже посадочного места, соответственно, выход из диффузора струйного насоса и каналы подвода откачиваемой из скважины среды, а каналы подвода активной среды сообщены с затрубным пространством колонны труб, в ступенчатом проходном канале предусмотрена возможность поочередной установки герметизирующего узла и блокирующей вставки, при этом блокирующая вставка выполнена с осевым сквозным ступенчатым каналом с посадочным местом и перепускными отверстиями, через которые каналы подвода откачиваемой из скважины среды и выход из диффузора струйного насоса сообщены с осевым сквозным каналом блокирующей вставки, снизу на блокирующей вставке установлены автономные приборы для регистрации физических параметров скважины, в частности давления и температуры, ниже посадочного места в осевом сквозном канале блокирующей вставки установлено опорное срезное кольцо, с упором в которое в исходном верхнем положении в осевом сквозном канале установлен с возможностью осевого перемещения и перекрытия его проходного сечения в нижней его части и на входе сбрасываемыми поочередно в колонну труб 2-мя шариками, сначала меньшего диаметра, а потом большего диаметра, патрубок с выполненными в нем перепускными окнами и посадочным местом в нижней его части для шарика меньшего диаметра, причем наружная поверхность патрубка выполнена с кольцевым уступом и перепускные отверстия блокирующей вставки, сообщенные с каналами подвода откачиваемой среды, перекрыты патрубком, а после сбрасывания шариков, перекрытия патрубка в нижней его части и на входе, среза опорного срезного кольца и смещения патрубка в нижнее положение с упором кольцевого выступа в посадочное место осевого сквозного канала блокирующей вставки через перепускные окна патрубка и перепускные отверстия блокирующей вставки каналы подвода откачиваемой среды сообщены с внутренней полостью колонны труб ниже шарика большего диаметра, причем в верхней части блокирующей вставки выполнен внутренний кольцевой выступ для захвата блокирующей вставки ловильным инструментом.

Указанная задача в части способа как объекта изобретения решается за счет того, что способ работы скважинной струйной установки заключается в том, что проводят сборку колонны труб в следующей последовательности: устанавливают сверху вниз на колонне труб струйный насос, пакер и хвостовик, после чего проводят спуск сборки в скважину, при этом пакер располагают выше кровли продуктивного пласта, проводят распакеровку пакера и производят спуск в скважину на каротажном кабеле или проволоке герметизирующего узла, надетого на последние, и каротажного прибора, причем герметизирующий узел устанавливают на посадочное место в ступенчатом проходном канале струйного насоса, а каротажный прибор располагают в зоне продуктивного пласта, при этом в ходе спуска регистрируют каротажным прибором фоновые значения физических полей горных пород, в частности тепловые поля, вдоль ствола скважины, далее струйным насосом путем подачи по затрубному пространству колонны труб в активное сопло активной рабочей среды создают депрессию на продуктивный пласт и таким образом дренируют продуктивный пласт, а затем при работающем струйном насосе проводят регистрацию текущих значений физических полей горных пород и поступающего в скважину пластового флюида, причем в ходе регистрации посредством каротажного кабеля или проволоки проводят перемещение каротажного прибора вдоль ствола скважины, включая и продуктивный пласт, потом извлекают из скважины каротажный прибор вместе с каротажным кабелем или проволокой и герметизирующим узлом и устанавливают в ступенчатом проходном канале струйного насоса блокирующую вставку с автономными приборами и вставленным в нее патрубком и таким образом разобщают внутреннюю полость колонны труб и пространство, окружающее колонну труб, после чего проводят закачку в продуктивный пласт химических реагентов или жидкости гидроразрыва с пропантом и сбрасывают в колонну труб по очереди 2 шарика, первый из которых меньшего диаметра сажают на посадочное место в нижней части патрубка, а второй большего диаметра сажают на патрубок, перекрывая таким образом осевой сквозной канал блокирующей вставки, далее путем подачи под напором активной среды в колонну труб срезают опорное срезное кольцо и переводят патрубок в нижнее положение, сообщая таким образом перепускные окна патрубка с каналом подвода откачиваемой из скважины среды ниже шарика большего диаметра, после чего подают под давлением по затрубному пространству колонны труб активную рабочую среду в активное сопло струйного насоса и проводят откачку из продуктивного пласта продуктов реакции химреагентов или жидкости гидроразрыва с остатками пропанта, а затем проводят путем подачи активной рабочей среды по затрубному пространству колонны труб в активное сопло струйного насоса дренирование пласта с поэтапным созданием возрастающих по величине значений депрессии на пласт, регистрируя при каждом их них забойное давление, дебит скважины, состав и физические параметры поступающего из пласта флюида посредством установленных под блокирующей вставкой автономных приборов, после чего проводят регистрацию автономными приборами кривой восстановления пластового давления в подпакерном пространстве скважины, а после этого поднимают на поверхность блокирующую вставку с автономными приборами и колонну труб со струйным насосом, пакером и хвостовиком.

Анализ различных конструкций показал, что надежность работы можно повысить как путем увеличения функциональных возможностей установки, так и путем расширения функциональности элементов конструкции при испытании и освоении скважин.

Было выявлено, что указанный выше набор элементов конструкции скважинной установки позволяет организовать такую последовательность действий, при которой наиболее эффективно используется оборудование, которое установлено на колонне труб при проведении работ по исследованию, испытанию и освоению продуктивных пластов горных пород. При этом созданы условия как для получения полной и достоверной информации о состоянии продуктивных пластов, так и для проведения обработки продуктивных пластов в ходе проведения исследования. Скважинная установка дает возможность создавать ряд различных депрессий с помощью струйного насоса в подпакерной зоне скважины с заданной величиной перепада давления, а с помощью автономных приборов для регистрации давления, температуры и других физических параметров скважины и откачиваемой из скважины среды проводить исследование и испытание скважины, также проводить регистрацию автономными приборами кривой восстановления пластового давления в подпакерном пространстве скважины. Одновременно представляется возможность контролировать величину депрессии путем управления скоростью прокачки активной рабочей среды. При проведении испытания пластов можно регулировать режим откачки посредством изменения давления активной рабочей среды, подаваемой в активное сопло струйного насоса. Выполнение блокирующей вставки с патрубком и автономными приборами для регистрации физических параметров скважины, в частности давления и температуры, позволяет без переустановки вставок произвести обработку продуктивных пластов скважины физико-химическими методами для увеличения их производительности, что в конечном итоге позволяет ускорить и упростить процесс испытания и подготовки скважины к работе.

В результате достигается интенсификация работ по исследованию и освоению скважин, что позволяет проводить качественное исследование и испытание скважин после бурения и при капитальном ремонте, а также подготовку скважины к эксплуатации с проведением всестороннего исследования и испытания в различных режимах, при этом достигается оптимизация работы струйного насоса при его работе совместно с функциональными вставками и за счет этого повышение надежности работы установки.

На фиг.1 представлен продольный разрез скважинной струйной установки с герметизирующим узлом и каротажным прибором. На фиг.2 представлен продольный разрез скважинной струйной установки с блокирующей вставкой в ее исходном положении. На фиг.3 представлен продольный разрез скважинной струйной установки с блокирующей вставкой со сброшенными шариками.

Скважинная струйная установка содержит смонтированные сверху вниз на колонне труб 1 струйный насос 2, пакер 3 и хвостовик 4, причем в корпусе 5 струйного насоса 2 соосно установлены, по крайней мере, одно активное сопло 6 и одна камера смешения 7 с диффузором 8 и обратным клапаном 9, а также выполнены ступенчатый проходной канал 10 с посадочным местом 11 между ступенями и каналы 12 подвода активной среды, сообщенные с затрубным пространством колонны труб 1, и каналы 13 подвода откачиваемой из скважины среды, сообщенные со ступенчатым проходным каналом 10, что позволяет, в случае необходимости, устанавливать дополнительные активные сопла 6 и камеры смешения 7 с диффузорами 8. В ступенчатом проходном канале 10 предусмотрена возможность поочередной установки герметизирующего узла 14 и блокирующей вставки 15 с осевым сквозным каналом 16. Каналы 13 подвода откачиваемой из скважины среды сообщены со ступенчатым проходным каналом 10 ниже герметизирующего узла 14. Блокирующая вставка 15 выполнена с нижними 17 и верхними 28 перепускными отверстиями, сообщенными с каналами 13 подвода откачиваемой из скважины среды и выходом из диффузора 8 струйного насоса 2 соответственно. Снизу на блокирующей вставке 15 установлены автономные приборы 18 для регистрации физических параметров скважины, в частности давления и температуры. Осевой сквозной канал 16 блокирующей вставки 15 выполнен ступенчатым с посадочным местом 19. Ниже последнего (19) в осевом сквозном канале 16 установлено опорное срезное кольцо 20, с упором в которое в исходном верхнем положении в сквозном канале 16 установлен с возможностью осевого перемещения патрубок 21 с перепускными окнами 22 и посадочным местом 23 в нижней его части, причем наружная поверхность патрубка 21 выполнена с кольцевым уступом 24, а перепускные отверстия 17 блокирующей вставки 15, сообщенные с каналами 13 подвода откачиваемой среды, перекрыты патрубком 21, а после перекрытия проходного сечения патрубка 21 сброшенным в колонну труб 1 шариком 25 меньшего диаметра и входа в патрубок 21 сброшенным в колонну труб 1 шариком 26 большего диаметра и среза опорного срезного кольца 20 со смещением под действием давления активной среды на шарик 26 патрубка 21 в нижнее положение с упором кольцевого выступа 24 в посадочное место 19 блокирующей вставки 15 и совмещения за счет этого перепускных окон 22 патрубка 21 и перепускных отверстий 17 блокирующей вставки 15, а через последние каналы 13 подвода откачиваемой среды сообщены с внутренней полостью колонны труб 1 ниже шарика 26 большего диаметра, причем в верхней части блокирующей вставки 15 выполнен внутренний кольцевой выступ 27 для захвата блокирующей вставки 15 ловильным инструментом. В случае установки одного активного сопла 6 и одной камеры смешения 7 с диффузором 8 и обратным клапаном 9 остальные каналы 12 подвода активной среды перекрыты пробками 32. Герметизирующий узел 14 надет на каротажный кабель 30 или на проволоку, к которым прикреплен каротажный прибор 31.

Работа скважинной струйной установки заключается в том, что проводят сборку колонны труб 1 в следующей последовательности: устанавливают сверху вниз на колонне труб 1 струйный насос 2, пакер 3 и хвостовик 4, после чего проводят спуск сборки в скважину. Пакер 3 располагают выше кровли продуктивного пласта 29. Проводят распакеровку пакера 3 и производят спуск в скважину на каротажном кабеле 30 или проволоке герметизирующего узла 14, надетого на них, и каротажного прибора 31, причем герметизирующий узел 14 устанавливают на посадочное место 11 в ступенчатом проходном канале 10 струйного насоса 2, а каротажный прибор 31 располагают в зоне продуктивного пласта 29. В ходе спуска регистрируют каротажным прибором 31 фоновые значения физических полей горных пород, в частности тепловые поля, вдоль ствола скважины. Далее струйным насосом 2 путем подачи по затрубному пространству колонны труб 1 в активное сопло 6 (или активные сопла 6) активной рабочей среды создают депрессию на продуктивный пласт 29 и, таким образом, дренируют продуктивный пласт 29, а затем при работающем струйном насосе 2 проводят регистрацию текущих значений физических полей горных пород и поступающего в скважину пластового флюида, причем в ходе регистрации посредством каротажного кабеля 30 или проволоки проводят перемещение каротажного прибора 31 вдоль ствола скважины, включая и продуктивный пласт 29. Потом извлекают из скважины каротажный прибор 31 вместе с каротажным кабелем 30 или проволокой и герметизирующим узлом 14 и устанавливают в ступенчатом проходном канале 10 струйного насоса 2 блокирующую вставку 15 с автономными приборами 18 и вставленным в нее патрубком 21 и, таким образом, разобщают внутреннюю полость колонны труб 1 и пространство, окружающее колонну труб 1. Затем проводят закачку в продуктивный пласт 29 химических реагентов или жидкости гидроразрыва с пропантом и сбрасывают в колонну труб 1 по очереди 2 шарика 25 и 26, первый (25) из которых меньшего диаметра сажают на посадочное место 23 в нижней части патрубка 21, а второй (26) большего диаметра сажают на патрубок 21, перекрывая таким образом осевой сквозной канал 16 блокирующей вставки 15. Далее путем подачи под напором активной среды в колонну труб 1 срезают опорное срезное кольцо 20 и переводят патрубок 21 в нижнее положение, сообщая таким образом перепускные окна 22 патрубка 21 с каналом 13 подвода откачиваемой из скважины среды через перепускные отверстия 17 блокирующей вставки 15 ниже шарика 26 большего диаметра, после чего подают под давлением по затрубному пространству колонны труб 1 активную рабочую среду в активное сопло 6 струйного насоса 2 и проводят откачку из продуктивного пласта продуктов реакции химреагентов или жидкости гидроразрыва с остатками пропанта. Затем проводят путем подачи активной рабочей среды по затрубному пространству колонны труб 1 в активное сопло 6 струйного насоса 2 дренирование пласта 29 с поэтапным созданием возрастающих по величине значений депрессии на пласт 29, регистрируя при каждом из них забойное давление, дебит скважины, состав и физические параметры поступающего из пласта 29 флюида (добываемой среды) посредством, установленных под блокирующей вставкой 15 автономных приборов 18, после чего проводят регистрацию автономными приборами 18 кривой восстановления пластового давления в подпакерном пространстве скважины, а после этого поднимают на поверхность блокирующую вставку 15 с автономными приборами 18 и колонну труб 1 со струйным насосом 2, пакером 3 и хвостовиком 4.

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

1. Скважинная струйная установка, содержащая смонтированные сверху вниз на колонне труб струйный насос, пакер и хвостовик, причем в корпусе струйного насоса соосно установлены, по крайней мере, одно активное сопло и одна камера смешения с диффузором и обратным клапаном на выходе из последнего, а также выполнены ступенчатый проходной канал с посадочным местом между ступенями и сообщенные с ним выше и ниже посадочного места соответственно выход из диффузора струйного насоса и каналы подвода откачиваемой из скважины среды, а каналы подвода активной среды сообщены с затрубным пространством колонны труб, в ступенчатом проходном канале предусмотрена возможность поочередной установки герметизирующего узла и блокирующей вставки, при этом блокирующая вставка выполнена с осевым сквозным ступенчатым каналом с посадочным местом и перепускными отверстиями, через которые каналы подвода откачиваемой из скважины среды и выход из диффузора струйного насоса сообщены с осевым сквозным каналом блокирующей вставки, снизу на блокирующей вставке установлены автономные приборы для регистрации физических параметров скважины, в частности давления и температуры, ниже посадочного места в осевом сквозном канале блокирующей вставки установлено опорное срезное кольцо, с упором в которое в исходном верхнем положении в осевом сквозном канале установлен с возможностью осевого перемещения и перекрытия его проходного сечения в нижней его части и на входе сбрасываемыми поочередно в колонну труб двумя шариками, сначала меньшего диаметра, а потом большего диаметра, патрубок с выполненными в нем перепускными окнами и посадочным местом в нижней его части для шарика меньшего диаметра, причем наружная поверхность патрубка выполнена с кольцевым уступом, и перепускные отверстия блокирующей вставки, сообщенные с каналами подвода откачиваемой среды, перекрыты патрубком, а после сбрасывания шариков, перекрытия патрубка в нижней его части и на входе, среза опорного срезного кольца и смещения патрубка в нижнее положение с упором кольцевого выступа в посадочное место осевого сквозного канала через перепускные окна патрубка и перепускные отверстия блокирующей вставки каналы подвода откачиваемой среды сообщены с внутренней полостью колонны труб ниже шарика большего диаметра, причем в верхней части блокирующей вставки выполнен внутренний кольцевой выступ для захвата блокирующей вставки ловильным инструментом.

2. Способ работы скважинной струйной установки, заключающийся в том, что проводят сборку колонны труб в следующей последовательности: устанавливают сверху вниз на колонне труб струйный насос, пакер и хвостовик, после чего проводят спуск сборки в скважину, при этом пакер располагают выше кровли продуктивного пласта, проводят распакеровку пакера и производят спуск в скважину на каротажном кабеле или проволоке герметизирующего узла, надетого на них, и каротажного прибора, причем герметизирующий узел устанавливают на посадочное место в ступенчатом проходном канале струйного насоса, а каротажный прибор располагают в зоне продуктивного пласта, при этом в ходе спуска регистрируют каротажным прибором фоновые значения физических полей горных пород, в частности тепловые поля, вдоль ствола скважины, далее струйным насосом путем подачи по затрубному пространству колонны труб в активное сопло активной рабочей среды создают депрессию на продуктивный пласт и таким образом дренируют продуктивный пласт, а затем при работающем струйном насосе проводят регистрацию текущих значений физических полей горных пород и поступающего в скважину пластового флюида, причем в ходе регистрации посредством каротажного кабеля или проволоки проводят перемещение каротажного прибора вдоль ствола скважины, включая и продуктивный пласт, потом извлекают из скважины каротажный прибор вместе с каротажным кабелем или проволокой и герметизирующим узлом и устанавливают в ступенчатом проходном канале струйного насоса блокирующую вставку с автономными приборами и вставленным в нее патрубком и таким образом разобщают внутреннюю полость колонны труб и пространство, окружающее колонну труб, после чего проводят закачку в продуктивный пласт химических реагентов или жидкости гидроразрыва с пропантом и сбрасывают в колонну труб по очереди два шарика, первый из которых, меньшего диаметра, сажают на посадочное место в нижней части патрубка, а второй, большего диаметра, сажают на патрубок, перекрывая таким образом осевой сквозной канал блокирующей вставки, далее путем подачи под напором активной среды в колонну труб срезают опорное срезное кольцо и переводят патрубок в нижнее положение, сообщая таким образом перепускные окна патрубка с каналом подвода откачиваемой из скважины среды ниже шарика большего диаметра, после чего подают под давлением по затрубному пространству колонны труб активную рабочую среду в активное сопло струйного насоса и проводят откачку из продуктивного пласта продуктов реакции химреагентов или жидкости гидроразрыва с остатками пропанта, а затем проводят путем подачи активной рабочей среды по затрубному пространству колонны труб в активное сопло струйного насоса дренирование пласта с поэтапным созданием возрастающих по величине значений депрессии на пласт, регистрируя при каждом из них забойное давление, дебит скважины, состав и физические параметры поступающего из пласта флюида посредством установленных под блокирующей вставкой автономных приборов, после чего проводят регистрацию автономными приборами кривой восстановления пластового давления в подпакерном пространстве скважины, а после этого поднимают на поверхность блокирующую вставку с автономными приборами и колонну труб со струйным насосом, пакером и хвостовиком.