Скважинная струйная установка эмпи-угис-(31-40)г и способ ее работы

Скважинная струйная установка эмпи-угис-(31-40)г и способ ее работы

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Изобретение относится к области насосной техники, преимущественно к скважинным насосным установкам для испытания нефтегазовых скважин.

Известна скважинная струйная установка, включающая установленный в скважине на колонне насосно-компрессорных труб струйный насос и размещенный ниже струйного насоса в колонне насосно-компрессорных труб геофизический прибор (см. патент RU 2059891, кл. F 04 F 5/02, 10.05.1996).

Из этого же патента известен способ работы скважинной струйной установки, заключающийся в том, что активную среду по колонне труб подают в сопло струйного насоса, которая, истекая из него, увлекает в камеру смешения перекачиваемую жидкостную среду, из последней смесь сред направляют в диффузор, где кинематическую энергию потока частично преобразуют в потенциальную энергию, и из диффузора по затрубному пространству колонны труб смесь сред подают потребителю, при этом физические параметры откачиваемой среды и продуктивного пласта (давление, плотность, газонасыщенность, содержание твердой фазы, температуру, скорость потока, расход и др.) на входе в насос измеряют при помощи прибора, включающего излучатели и приемники-преобразователи физических полей, и передают по кабелю на поверхность, причем изменяя расход и давление активной среды, проводят необходимые измерения и выбирают оптимальный режим работы струйного насоса, а при необходимости производят обработку откачиваемой среды и продуктивного пласта (прогрев, ультразвуковое дробление кольматанта и т.п.) при помощи излучателей физических полей.

Данные установка и способ ее работы позволяют проводить откачку из скважины различных добываемых сред, например нефти, с одновременной обработкой и исследованием добываемой среды и прискважинной зоны пласта, однако в данной установке предусмотрена подача рабочей среды в сопло струйного аппарата по колонне труб, что в ряде случаев сужает область использования данной установки.

Наиболее близкой к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является скважинная струйная установка, содержащая корпус, в котором выполнены перепускные окна, и вкладыш со струйным насосом, при этом во вкладыше выполнены проходной канал, канал подвода активной среды в сопло струйного насоса, канал подвода в струйный насос откачиваемой среды, который сообщен с проходным каналом, и выходной канал, а над каналом подвода откачиваемой среды в проходном канале выполнено посадочное место, на котором установлен узел герметизации, и в последнем выполнен осевой канал с возможностью пропуска через него и канал подвода откачиваемой среды кабеля или проволоки для установки на них в скважине ниже струйного насоса скважинных приборов и оборудования с возможностью перемещения их вдоль ствола скважины при работающем или неработающем струйном насосе, выходной канал сообщен с внутренней полостью корпуса выше струйного насоса, а на вкладыше установлены уплотнительные элементы (см. US, патент №2004/0071557, кл. F 04 F 5/00, 15.04.2004).

Из этого же патента известен способ работы скважинной струйной установки, заключающийся в том, что колонну труб с пакером и корпусом опускают в скважину и располагают пакер над продуктивным пластом, приводят пакер в рабочее положение, разобщая окружающее колонну труб пространство скважины, на кабеле спускают в колонну труб вкладыш со струйным насосом и герметизирующим узлом и размещенные ниже вкладыша на кабеле приборы и оборудование, фиксируют в корпусе вкладыш со струйным насосом посредством фиксирующего механизма, в окружающее колонну труб затрубное пространство закачивают активную среду, которая на выходе из сопла формируется в устойчивую струю, увлекающую в струйный насос окружающую ее среду, что вызывает снижение давления сначала в канале подвода откачиваемой среды, а затем и в подпакерном пространстве скважины, создавая депрессию на продуктивный пласт, смесь сред за счет энергии рабочей среды по колонне труб поступает из скважины на поверхность, причем во время откачки пластовой среды с помощью установленного на кабеле оборудования и приборов проводят контроль параметров откачиваемой пластовой среды, а также воздействие на продуктивный пласт физическими полями.

Данные струйная 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 не позволяет в полной мере использовать ее возможности, что связано с ограниченными возможностями конструкции скважинной струйной установки при проведении исследований продуктивных пластов в скважине, а также при закачке в пласт кислотных растворов и жидкостей гидроразрыва.

Задачей, на решение которой направлено настоящее изобретение, является расширение технологических возможностей скважинной струйной установки при проведении различного рода исследований и других работ в скважине с ее использованием.

Как результат, сокращаются сроки проведения исследований, ремонта и освоения скважин, а также повышается достоверность получаемой информации о физических свойствах продуктивного пласта.

В части устройства, как объекта изобретения, указанная задача решается, а технический результат достигается за счет того, что скважинная струйная установка содержит корпус, в котором выполнены перепускные окна, и вкладыш со струйным насосом, при этом во вкладыше выполнены проходной канал, канал подвода активной среды в сопло струйного насоса, канал подвода в струйный насос откачиваемой среды, который сообщен с проходным каналом, и выходной канал, а над каналом подвода откачиваемой среды в проходном канале выполнено посадочное место, на котором установлен узел герметизации, и в последнем выполнен осевой канал с возможностью пропуска через него и канал подвода откачиваемой среды кабеля или проволоки для установки на них в скважине ниже струйного насоса скважинных приборов и оборудования с возможностью перемещения их вдоль ствола скважины при работающем или неработающем струйном насосе, выходной канал сообщен с внутренней полостью корпуса выше струйного насоса, а на вкладыше установлены уплотнительные элементы, в корпусе установлена подвижная в осевом направлении опорная втулка, подпружиненная относительно корпуса, и на выполненное в опорной втулке посадочное место установлен вкладыш со струйным насосом, причем опорная втулка выполнена с перепускными отверстиями в ее стенке и фланцем в нижней ее части, в корпусе под перепускными окнами выполнена кольцевая расточка, ограничивающая своими торцами перемещение расположенного в ней фланца опорной втулки и сообщенная через зазор между опорной втулкой и корпусом с перепускными окнами корпуса, при этом в нижнем положении опорной втулки канал подвода активной среды сообщен с окружающим корпус пространством через перепускные отверстия и перепускные окна, а в верхнем положении перепускные окна корпуса перекрыты стенкой опорной втулки.

На опорной втулке над перепускными отверстиями и на фланце могут быть установлены дополнительные уплотнительные элементы, а перепускные окна корпуса могут быть снабжены фильтром в виде обечайки.

В части способа, как объекта изобретения, указанная задача решается, а технический результат достигается за счет того, что способ работы скважинной струйной установки заключается в том, что на колонне труб опускают в скважину корпус с выполненными в нем перепускными окнами и установленной в нем подпружиненной опорной втулкой с перепускными отверстиями, причем перепускные окна корпуса перекрыты опорной втулкой, которая под действием пружины находится в своем верхнем положении, на кабеле или проволоке спускают в скважину вкладыш со струйным насосом, при этом предварительно кабель или проволоку пропускают через осевой канал герметизирующего узла, а также через проходной канал и канал подвода откачиваемой среды вкладыша, герметизирующий узел устанавливают на посадочном месте в проходном канале, к нижнему концу кабеля или проволоки подсоединяют скважинные приборы и оборудование, например каротажный прибор, далее устанавливают вкладыш со струйным насосом и герметизирующим узлом на посадочное место опорной втулки, а скважинные приборы и оборудование располагают с помощью кабеля или проволоки на заданной глубине в скважине ниже корпуса, после чего через окружающее колонну труб и корпус затрубное пространство скважины и перепускные окна корпуса подают активную среду, например воду, солевой раствор или нефть, в зазор между корпусом и опорной втулкой и таким образом перемещают подпружиненную опорную втулку вниз до упора, совмещая таким образом перепускные отверстия втулки с перепускными окнами корпуса, и через перепускные отверстия подают активную среду в канал подвода активной среды и далее в сопло струйного насоса с формированием на выходе из сопла устойчивой струи, которая, истекая из сопла, вызывает снижение давления сначала в канале подвода откачиваемой среды, а затем в во внутренней полости колонны труб ниже корпуса струйного насоса, создавая в скважине депрессию на продуктивный пласт и увлекая в струйный насос откачиваемую из скважины пластовую среду, во время откачки пластовой среды с помощью установленных на кабеле или проволоке скважинных приборов и оборудования проводят контроль параметров откачиваемой пластовой среды и физических параметров продуктивного пласта вдоль ствола скважины, а также проводят перфорацию пластов в режиме депрессии, селективное акустическое воздействие на пласт и отбор глубинных проб при регулируемом с помощью струйного насоса забойном давлении, после этого прекращают подачу активной среды и тем самым перемещают под действием пружины опорную втулку с вкладышем в верхнее положение и изолируют внутреннюю полость колонны труб от затрубного пространства, после чего с помощью кабеля или проволоки извлекают на поверхность из корпуса вкладыш со струйным насосом, скважинными приборами и оборудованием, а затем через колонну труб закачивают в подпакерное пространство кислотный раствор, жидкость гидроразрыва или через колонну труб и корпус пропускают гибкие трубы для очистки забоя скважины от пропанта, песка, шлама и других загрязнителей, а также для закачки в скважину тампонажных материалов для проведения водоизоляционных работ или установки цементных мостов.

Анализ работы скважинной струйной установки показал, что интенсивность работы по исследованию скважины можно повысить путем расширения диапазона работ и исследований, которые могут быть проведены в скважине без подъема скважинной струйной установки на поверхность. Выполнение корпуса скважинной струйной установки с подпружиненной относительно корпуса опорной втулкой позволяет в ходе проведения некоторых технологических операций перекрывать перепускные окна и таким образом разобщать внутреннюю полость корпуса и окружающее корпус пространств. При необходимости вкладыш со струйным насосом может быть извлечен из опорной втулки и в скважину через опорную втулку в корпусе струйной установки без подъема на поверхность колонны труб, на которых, как правило, устанавливают корпус струйной установки, может быть пропущена гибкая труба для промывки забоя скважины или установки цементного моста. Также через колонну труб и опорную втулку можно закачать в пласт кислотный раствор и (или) жидкость гидроразрыва. После чего вкладыш со струйным насосом может быть возвращен на посадочное место в опорной втулке для продолжения работ по исследованию, испытанию и ремонту скважин, а также для удаления продуктов реакции или жидкости гидроразрыва. В результате в ходе работы скважинной струйной установки представляется возможность проводить исследование скважины при различных режимах ее работы как до обработки продуктивного пласта, так и после такой обработки.

Таким образом, достигнуто выполнение поставленной в изобретении задачи - расширение технологических возможностей скважинной струйной установки при проведении различного рода исследований пластов и других работ в скважине с ее использованием.

На фиг.1 представлен продольный разрез скважинной струйной установки. На фиг. 2 представлен продольный разрез скважинной струйной установки при извлеченном вкладыше и пропущенной через колонну труб и корпус гибкой трубой.

Скважинная струйная установка содержит корпус 1, в котором выполнены перепускные окна 2, и вкладыш 3 со струйным насосом 4 и проходным каналом 9. Кроме того, во вкладыше 3 выполнены канал 5 подвода активной среды в сопло 6 струйного насоса 4, канал 7 подвода в струйный насос откачиваемой среды, который сообщен с проходным каналом 9 и выходной канал 8, а над каналом 7 подвода откачиваемой среды в проходном канале 9 выполнено посадочное место 10, на котором в проходном канале 9 установлен узел герметизации 11, и в узле герметизации 11 выполнен осевой канал 12 с возможностью пропуска через него и проходной канал 9 кабеля или проволоки 13 для установки на них в скважине ниже струйного насоса 4 скважинных приборов и оборудования 14 с возможностью перемещения их вдоль ствола скважины при работающем или неработающем струйном насосе 4. Выходной канал 8 сообщен с внутренней полостью 15 корпуса 1 выше струйного насоса 4, а на вкладыше 3 установлены уплотнительные элементы 19, например уплотнительные кольца из эластичного упругого материала или фторопластовые уплотнительные манжеты. В корпусе 1 установлена подвижная в осевом направлении опорная втулка 16, подпружиненная относительно корпуса 1 с помощью пружины 20. На выполненное в опорной втулке 16 посадочное место 17 установлен вкладыш 3 со струйным насосом 4, причем все уплотнительные элементы 19 на вкладыше 3 имеют одинаковый диаметр и размещены над и под каналом подвода 5 активной среды на сопло 6 струйного насоса 4, а во втулке 16 выполнены перепускные отверстия 18, через которые и перепускные окна 2 корпуса 1 в крайнем нижнем положении опорной втулки 16 канал 5 подвода активной среды сообщен с окружающим корпус 1 пространством. При этом нижняя часть 25 опорной втулки 16 под перепускными отверстиями 18 имеет больший диаметр, чем ее верхняя часть 22, и выполнена в виде фланца. На верхней части 22 опорной втулки 16 над перепускными отверстиями 18 и на ее нижней части 25 (на фланце) под перепускными отверстиями 18 установлены дополнительные уплотнительные элементы 24 и 27, соответственно, меньшего и большего диаметра, которые перекрывают зазор 29 между внутренней поверхностью корпуса 1 и внешней поверхностью втулки 16. В корпусе 1 под перепускными окнами 2 выполнена кольцевая расточка 23, в которой расположена выполненная в виде фланца нижняя часть 25 опорной втулки 16. Кольцевая расточка выполнена с образованием в корпусе 1 верхнего и нижнего торцов 26. Передвижение опорной втулки 16 вниз ограничено нижним торцом 26, а ее передвижение вверх ограничено верхним торцом 26. Перепускные окна 2 корпуса 1 перекрыты фильтром 21 в виде обечайки.

Корпус 1 на колонне труб 28 опускают в скважину. При этом перепускные окна 2 корпуса 1 перекрыты опорной втулкой 16, которая под действием пружины 20 находится в своем верхнем положении. На кабеле или проволоке 13 спускают в скважину вкладыш 3 со струйным насосом 4, причем кабель или проволока 13 пропущены через осевой канал 12 герметизирующего узла 11 и проходной канал 9 вкладыша 3, герметизирующий узел 11 находится на посадочном месте 10 в проходном канале 9, а к нижнему концу кабеля или проволоки 13 подсоединен скважинный прибор 14 или другое скважинное оборудование, например ультразвуковой излучатель или датчики давления и температуры. Устанавливают вкладыш 3 со струйным насосом 4 и герметизирующим узлом 11 на посадочное место 17 опорной втулки 16, а скважинный прибор 14 или другое оборудование доставляют с помощью кабеля или проволоки 13 на необходимую глубину под корпусом 1. В окружающее колонну труб 28 и корпус 1 затрубное пространство закачивают активную среду, например воду, солевой раствор, нефть и др. Через фильтр 21 активная среда попадает в перепускные окна 2, а далее через зазор 29 между корпусом 1 и опорной втулкой 16 в кольцевую расточку 23 и находится между уплотнительными кольцами 24 и 27. Под давлением активной среды на нижнюю часть 25 опорной втулки 16 последняя перемещается вниз до нижнего торца 26 внутри корпуса 1. При этом перепускные отверстия 18 втулки 16 совмещаются с перепускными окнами 2 корпуса 1 и активная среда поступает через перепускные окна 2, перепускные отверстия 18 и канал 5 подвода активной среды в сопло 6 струйного насоса 4. В результате прокачки активной среды через сопло 6 на выходе из него формируется устойчивая струя, которая, истекая из сопла 6, увлекает в струйный насос 4 откачиваемую из скважины среду, что вызывает снижение давления сначала в канале 7 подвода откачиваемой среды, а затем и в проходном канале 9 ниже герметизирующего узла 11 и во внутренней полости 30 колонны труб 28 ниже корпуса 1 струйного насоса 4, создавая в скважине депрессию на продуктивный пласт. Величина снижения забойного давления зависит от скорости прохождения активной среды через сопло 6, которая зависит в свою очередь от величины давления нагнетания активной среды в затрубное пространство скважины. В результате пластовая среда через проходной канал 9 и канал 7 подвода откачиваемой среды поступает в струйный насос 4, где смешивается с активной средой, и смесь сред за счет энергии активной среды по колонне труб поступает из скважины на поверхность. Во время откачки пластовой среды с помощью установленного на кабеле или проволоке 13 скважинных приборов и оборудования 14 проводят контроль параметров откачиваемой пластовой среды и физических параметров продуктивного пласта вдоль ствола скважины, а также проводят перфорация продуктивного пласта в режиме депрессии, селективное акустическое воздействие на пласт в режиме депрессии, отбор глубинных проб и другие работы при регулируемом с помощью струйного насоса забойном давлении.

После прекращения подачи активной среды в сопло 6 струйного насоса 4 под действием пружины 20 втулка 16 поднимается в свое верхнее положение и перепускные окна 2 перекрываются опорной втулкой 16, изолируя, таким образом, внутреннюю полость 30 колонны труб 28. Затем извлекают на поверхность из корпуса 1 вкладыша 3 со струйным насосом 4 скважинными приборами и оборудованием. При этом через колонну труб 28 можно закачивать в подпакерное пространство кислотный раствор, жидкость гидроразрыва или пропускать гибкие трубы для очистки забоя скважины от пропанта, песка, шлама и других загрязнителей, а также для закачки тампонажных материалов с целью водоизоляционных работ или установки цементных мостов.

Изобретение может найти применение в нефтегазовой промышленности при испытании, освоении и эксплуатации нефтяных и газоконденсатных скважин, а также при их капитальном ремонте.

1. Скважинная струйная установка, содержащая корпус, в котором выполнены перепускные окна, и вкладыш со струйным насосом, при этом во вкладыше выполнены проходной канал, канал подвода активной среды в сопло струйного насоса, канал подвода в струйный насос откачиваемой среды, который сообщен с проходным каналом, и выходной канал, а над каналом подвода откачиваемой среды в проходном канале выполнено посадочное место, на котором установлен узел герметизации, и в последнем выполнен осевой канал с возможностью пропуска через него и канал подвода откачиваемой среды кабеля или проволоки для установки на них в скважине ниже струйного насоса скважинных приборов и оборудования с возможностью перемещения их вдоль ствола скважины при работающем или неработающем струйном насосе, выходной канал сообщен с внутренней полостью корпуса выше струйного насоса, а на вкладыше установлены уплотнительные элементы, отличающаяся тем, что в корпусе установлена подвижная в осевом направлении опорная втулка, подпружиненная относительно корпуса, и на выполненное в опорной втулке посадочное место установлен вкладыш со струйным насосом, причем опорная втулка выполнена с перепускными отверстиями в ее стенке и фланцем в нижней ее части, в корпусе под перепускными окнами выполнена кольцевая расточка, ограничивающая своими торцами перемещение расположенного в ней фланца опорной втулки и сообщенная через зазор между опорной втулкой и корпусом с перепускными окнами корпуса, при этом в нижнем положении опорной втулки канал подвода активной среды сообщен с окружающим корпус пространством через перепускные отверстия и перепускные окна, а в верхнем положении перепускные окна корпуса перекрыты стенкой опорной втулки.

2. Скважинная струйная установка по п.1, отличающаяся тем, что на опорной втулке над перепускными отверстиями и на фланце установлены дополнительные уплотнительные элементы.

3. Скважинная струйная установка по п.1, отличающаяся тем, что перепускные окна корпуса снабжены фильтром в виде обечайки.

4. Способ работы скважинной струйной установки, заключающийся в том, что на колонне труб опускают в скважину корпус с выполненными в нем перепускными окнами и установленной в нем подпружиненной опорной втулкой с перепускными отверстиями, причем перепускные окна корпуса перекрыты опорной втулкой, которая под действием пружины находится в своем верхнем положении, на кабеле или проволоке спускают в скважину вкладыш со струйным насосом, при этом предварительно кабель или проволоку пропускают через осевой канал герметизирующего узла, а также через проходной канал и канал подвода откачиваемой среды вкладыша, герметизирующий узел устанавливают на посадочном месте в проходном канале, к нижнему концу кабеля или проволоки подсоединяют скважинные приборы и оборудование, например каротажный прибор, далее устанавливают вкладыш со струйным насосом и герметизирующим узлом на посадочное место опорной втулки, а скважинные приборы и оборудование располагают с помощью кабеля или проволоки на заданной глубине в скважине ниже корпуса, после чего через окружающее колонну труб и корпус затрубное пространство скважины и перепускные окна корпуса подают активную среду, например воду, солевой раствор или нефть, в зазор между корпусом и опорной втулкой и таким образом перемещают подпружиненную опорную втулку вниз до упора, совмещая таким образом перепускные отверстия втулки с перепускными окнами корпуса, и через перепускные отверстия подают активную среду в канал подвода активной среды и далее в сопло струйного насоса с формированием на выходе из сопла устойчивой струи, которая, истекая из сопла, вызывает снижение давления сначала в канале подвода откачиваемой среды, а затем во внутренней полости колонны труб ниже корпуса струйного насоса, создавая в скважине депрессию на продуктивный пласт и увлекая в струйный насос откачиваемую из скважины пластовую среду, во время откачки пластовой среды с помощью установленных на кабеле или проволоке скважинных приборов и оборудования проводят контроль параметров откачиваемой пластовой среды и физических параметров продуктивного пласта вдоль ствола скважины, а также проводят перфорацию пластов в режиме депрессии, селективное акустическое воздействие на пласт и отбор глубинных проб при регулируемом с помощью струйного насоса забойном давлении, после этого прекращают подачу активной среды и тем самым перемещают под действием пружины опорную втулку с вкладышем в верхнее положение и изолируют внутреннюю полость колонны труб от затрубного пространства, после чего с помощью кабеля или проволоки извлекают на поверхность из корпуса вкладыш со струйным насосом, скважинными приборами и оборудованием, а затем через колонну труб закачивают в подпакерное пространство кислотный раствор, жидкость гидроразрыва или через колонну труб и корпус пропускают гибкие трубы для очистки забоя скважины от пропанта, песка, шлама и других загрязнителей, а также для закачки в скважину тампонажных материалов для проведения водоизоляционных работ или установки цементных мостов.