Скважинная струйная установка для горизонтальных скважин и способ ее работы

Скважинная струйная установка для горизонтальных скважин 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 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 (см. патент RU 2121610, F04F 5/02, 10.11.1998).

Известен также способ работы скважинной струйной установки, включающий спуск в скважину колонны труб со струйным насосом, пакером и излучателем с приемником-преобразователем физических полей с размещением последнего ниже струйного насоса (см. патент RU 2129671, МПК 7 F04F 5/02, 27.04.1999).

Данные скважинная 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 позволяет проводить исследование продуктивных пород только в стволах, близких к вертикальным, что сужает область использования данной скважинной струйной установки.

Наиболее близкой к устройству как изобретению по технической сущности и достигаемому результату является скважинная струйная установка для горизонтальных скважин, содержащая установленный на гибкой гладкой трубе струйный насос, в корпусе которого установлены сопло и камера смешения с диффузором, а также предусмотрена возможность установки функциональных вставок, в частности вставки для регистрации кривых восстановления пластового давления в подпакерном пространстве, а ниже струйного насоса на гибкой гладкой трубе установлен пакер для его неподвижного размещения в распакерованном виде в скважине на фиксированной глубине, струйный насос расположен в обсадной колонне над продуктивным пластом скважины, а на нижнем перфорированном конце гибкой гладкой трубы установлен автономный каротажный прибор для измерения физических величин, например удельного электрического сопротивления горных пород (см. патент RU №2263784, кл. Е21В 49/00, 10.11.2005)

Наиболее близкой к способу как изобретению по технической сущности и достигаемому результату является способ работы скважинной струйной установки для горизонтальных пластов, заключающийся в том, что на колонне труб последовательно монтируют струйный насос, в корпусе которого выполнен ступенчатый проходной канал с посадочным местом между ступенями и с возможностью установки на посадочное место сменных функциональных вставок, пакер и на нижнем конце колонны труб с перфорированным участком устанавливают автономный каротажный прибор, спускают эту сборку на колонне труб в скважину, причем в ходе спуска проводят регистрацию с помощью автономного каротажного прибора фоновых значений физических полей горных пород, после достижения автономным каротажным прибором проектной глубины проводят распакеровку пакера и устанавливают в ступенчатом проходном канале струйного насоса функциональную вставку для регистрации кривых восстановления пластового давления, далее путем подачи жидкой рабочей среды в сопло струйного насоса создают в подпакерной зоне не менее трех значений депрессий на пласт и, замеряя на поверхности объемы жидкости, откачанной за время действия каждой депрессии, определяют дебиты откачиваемой из пласта жидкой среды, а далее с помощью функциональной вставки для регистрации кривых восстановления пластового давления проводят регистрацию кривой восстановления пластового давления в подпакерном пространстве скважины, а потом при работающем струйном насосе проводят подъем сборки колонны труб и регистрируют при этом с помощью автономного каротажного прибора физические поля горных пород вдоль ствола скважины, а потом при работающем струйном насосе проводят подъем сборки на колонне труб и регистрируют при этом с помощью автономного каротажного прибора физические поля горных пород (см. патент RU №2256103, кл. F04F 5/02, 10.07.2005).

Данные скважинная струйная установка и способ работы скважинной струйной установки позволяют проводить исследование горизонтальных скважин, однако возможности установки ограничены, что связано со стационарной установкой в скважине струйного насоса и ограничением работ по проведению обработки скважины химическими реагентами и жидкостью гидроразрыва.

Задачей, на решение которой направлено настоящее изобретение, является оптимизация размещения оборудования в колонне труб при проведении обработки продуктивного пласта и совместной работе струйного насоса и автономного каротажного прибора и за счет этого повышение надежности работы скважинной струйной установки.

Техническим результатом, достигаемым от реализации изобретения, является интенсификация работ по исследованию и испытанию скважин с открытым и обсаженным стволом, в первую очередь криволинейных или горизонтальных скважин.

Указанная задача решается, а технический результат достигается в части устройства как объекта изобретения за счет того, что скважинная струйная установка для горизонтальных скважин содержит установленный на гибкой трубе корпус, в котором выполнены перепускные окна и установлена подвижная в осевом направлении подпружиненная относительно корпуса опорная втулка с выполненным в ней посадочным местом для установки на него депрессионной вставки со струйным насосом, причем опорная втулка выполнена с перепускными отверстиями в ее стенке и фланцем в нижней 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 депрессионной вставке выполнены канал подвода рабочей среды в сопло струйного насоса, канал подвода в струйный насос откачиваемой среды с обратным клапаном и выходной канал, выходной канал сообщен с внутренней полостью корпуса выше струйного насоса, причем в нижнем положении опорной втулки канал подвода активной среды сообщен с окружающим корпус пространством через перепускные отверстия опорной втулки и перепускные окна корпуса, а в верхнем положении перепускные окна корпуса перекрыты стенкой опорной втулки, снизу к корпусу прикреплен патрубок с установленным на нем пакером и размещенным в стенке патрубка ниже пакера, по крайней мере, одним обратным клапаном, к патрубку подсоединена вспомогательная гибкая труба с установленным на ее нижнем конце автономным каротажным прибором, при этом в гибкой трубе выполнены отверстия и на нее надет с возможностью осевого перемещения герметизирующий узел, в обсадной колонне скважины установлено опорное кольцо со ступенчатым проходным каналом под герметизирующий узел, минимальный диаметр ступенчатого проходного канала опорного кольца не менее чем на 6 мм больше наружного диаметра вспомогательной гибкой трубы, а диаметр герметизирующего узла не менее чем на 4 мм меньше внутреннего диаметра обсадной колонны в месте установки опорного кольца.

Указанная задача решается, а технический результат достигается в части способа как объекта изобретения решается за счет того, что способ работы скважинной струйной установки для горизонтальных скважин заключается в том, что на гибкой трубе собирают сборку, включающую последовательно соединенные между собой сверху вниз корпус с выполненными в нем перепускными окнами, патрубок, вспомогательную гибкую трубу и автономный каротажный прибор, в корпусе предварительно устанавливают подпружиненную опорную втулку с посадочным местом и перепускными отверстиями, причем перепускные окна корпуса перекрыты опорной втулкой, которая под действием пружины находится в своем верхнем положении, на патрубке устанавливают пакер и под ним в стенке патрубка устанавливают, по крайней мере, один обратный клапан, на вспомогательную гибкую трубу надевают с возможностью осевого перемещения герметизирующий узел, во вспомогательной гибкой трубе выполняют отверстия, в обсадной колонне скважины устанавливают опорное кольцо со ступенчатым проходным каналом под герметизирующий узел, затем сборку спускают в скважину, в процессе спуска в скважину сборки автономным каротажным прибором проводят регистрацию фоновых значений геофизических параметров в интервале скважины от опорного кольца до забоя скважины, а герметизирующий узел устанавливают в ступенчатом проходном канале опорного кольца, затем проводят распакеровку пакера и по гибкой трубе закачивают в продуктивный пласт кислотный раствор или жидкость гидроразрыва, после чего на посадочное место в опорной втулке устанавливают депрессионную вставку со струйным насосом, в канале подвода откачиваемой из скважины среды перед спуском депрессионной вставки в скважину устанавливают обратный клапан, подают по затрубному пространству в перепускные окна корпуса под давлением рабочую среду, под действием которой перемещают опорную втулку в нижнее положение, совмещая таким образом перепускные отверстия опорной втулки и перепускные окна корпуса, и подают в сопло струйного насоса рабочую среду, дренируя скважину путем откачки из продуктивного пласта продуктов реакции или жидкости гидроразрыва, причем одновременно регистрируют забойное давление и дебит скважины при различных давлениях, созданных в скважине ниже струйного насоса, после откачки из продуктивного пласта жидкой среды в объеме не менее 1,5 объемов закачанной в продуктивный пласт кислотного раствора или жидкости гидроразрыва, прекращают подачу рабочей среды в сопло струйного насоса и проводят регистрацию кривой восстановления пластового давления в подпакерном пространстве скважины с помощью автономного каротажного прибора, потом проводят депакеровку пакера и по затрубному пространству подают в сопло струйного насоса рабочую среду под давлением и создают депрессию на продуктивный пласт, далее при работающем струйном насосе проводят подъем автономного каротажного прибора от забоя до кровли пласта, регистрируя при этом геофизические параметры скважины, потом в затрубном пространстве создают давление, превышающее давление открытия обратного клапана или обратных клапанов, если их несколько в стенке патрубка, и рабочей средой вымывают на поверхность депрессионную вставку со струйным насосом, а затем проводят подъем сборки на поверхность.

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 с размещением оборудования на гибкой гладкой трубе, так и путем выполнения установки с пакером и расположенными ниже него последовательно, по крайней мере, одним обратным клапаном в стенке патрубка и герметизирующим узлом, установленным на дополнительной гибкой трубе.

Было выявлено, что указанное выше расположение струйного насоса в скважине в составе депрессионной вставки в сочетании с описанной выше особенностью расположения пакера и герметизирующего узла позволяет наиболее эффективно использовать оборудование, которое установлено на гибкой гладкой трубе, при проведении работ по исследованию и испытанию продуктивных пластов горных пород, при этом созданы условия для получения полной и достоверной информации о состоянии продуктивного пласта. Установка позволяет создавать ряд различных депрессий с помощью струйного насоса с заданной величиной перепада давления, регистрировать кривые восстановления пластового давления с помощью депрессионной вставки и с помощью автономного каротажного прибора проводить исследование и испытание скважины. Одновременно предоставляется возможность контролировать величину депрессии путем управления скоростью прокачки жидкой рабочей среды. При проведении испытания можно регулировать режим откачки посредством изменения давления жидкой рабочей среды, подаваемой в сопло струйного насоса. В ходе проведения испытаний использование пакера совместно с герметизирующим узлом позволяет повысить достоверность получаемой информации. Было установлено, что закачку кислоты или жидкости гидроразрыва в пласт, регистрацию кривых восстановления пластового давления и дренирования пласта целесообразно проводить при распакерованном пакере, а каротаж пласта в режиме депрессии - при нахождении пакера в транспортном положении. В этом случае разобщение пространства скважины осуществляется посредством герметизирующего узла. Это связано с тем, что фиксированное положение элементов конструкции установки позволяет снизить погрешность при снятии гидродинамических характеристик скважины, а разобщение пространства скважины с помощью герметизирующего узла позволяет проводить динамические испытания пласта, причем представляется возможность в ходе этих исследований перемещать относительно скважины струйный насос совместно с автономным каротажным прибором. Проведение разнообразных комплексных исследований позволило расширить объем получаемой информации в ходе одного спуска установки в скважину. При этом было установлено, что более рационально размещение герметизирующего узла ниже пакера. В этом случае снижается нагрузка на герметизирующий узел, имеющий подвижное соединение с дополнительной гибкой трубой при создании максимальных перепадов давления на пакере.

Выполнение депрессионной вставки для регистрации кривых восстановления пластового давления с обратным клапаном позволяет дополнительно повысить точность получаемых данных при регистрации указанных выше кривых, что в свою очередь позволяет провести более качественную обработку скважины и подготовку ее к эксплуатации. Установка обратного клапана в боковой стенке патрубка позволяет упростить процесс смены депрессионной вставки в опорной втулке корпуса и отказаться от различного рода ловильных приспособлений. Таким образом, данная струйная скважинная установка имеет широкие функциональные возможности, что позволяет проводить качественное исследование и испытание скважин после бурения или при капитальном ремонте с проведением всестороннего исследования и испытания в различных режимах.

В транспортном положении гибкая гладкая труба может быть намотана на барабан лебедки, расположенной на шасси транспортного средства, например автомобиля, что позволяет ускорить монтаж установки, а также спуск и подъем оборудования.

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 в зоне продуктивного пласта, а также оптимизации работы пакеров при их работе совместно со струйным насосом и автономным каротажным прибором и за счет этого повышения надежности работы скважинной струйной установки.

На фиг.1 представлен продольный разрез скважинной струйной установки в период спуска корпуса с опорной втулкой и автономным каротажным прибором в скважину. На фиг.2 - продольный разрез скважинной струйной установки с установленной депрессионной вставкой для регистрации кривых восстановления пластового давления.

Скважинная струйная установка для горизонтальных скважин, содержащая установленный на гибкой трубе 1 корпус 2, в котором выполнены перепускные окна 3 и установлена подвижная в осевом направлении подпружиненная относительно корпуса 1 опорная втулка 4 с выполненным в ней посадочным местом 5 для установки на него депрессионной вставки 6 со струйным насосом 7, причем опорная втулка 4 выполнена с перепускными отверстиями 8 в ее стенке и фланцем 9 в нижней части. В корпусе 2 под перепускными окнами 3 выполнена кольцевая расточка, ограничивающая своими торцами перемещение расположенного в ней фланца 9 опорной втулки 4 и сообщенная через зазор между опорной втулкой 4 и корпусом 2 с перепускными окнами 3 корпуса 2, при этом в депрессионной вставке 6 выполнены канал 10 подвода рабочей среды в сопло 11 струйного насоса 7, канал 12 подвода в струйный насос 7 откачиваемой среды с обратным клапаном 13 и выходной канал 14, причем последний сообщен с внутренней полостью корпуса 2 выше струйного насоса 7. В нижнем положении опорной втулки 4 канал 10 подвода рабочей среды сообщен с окружающим корпус 2 пространством скважины через перепускные отверстия 8 опорной втулки 4 и перепускные окна 3 корпуса 2, а в верхнем положении перепускные окна 3 корпуса 2 перекрыты стенкой опорной втулки 4. Снизу к корпусу 2 прикреплен патрубок 15 с установленным на нем пакером 16 и размещенным в стенке патрубка 15 ниже пакера 16, по крайней мере, одним обратным клапаном 17. К патрубку 15 подсоединена вспомогательная гибкая труба 18 с установленным на ее нижнем конце автономным каротажным прибором 19, при этом во вспомогательной гибкой трубе 18 выполнены отверстия и на нее надет с возможностью осевого перемещения герметизирующий узел 20. В обсадной колонне 21 скважины установлено опорное кольцо 22 со ступенчатым проходным каналом под герметизирующий узел 20. Минимальный диаметр "D" ступенчатого проходного канала опорного кольца 22 не менее чем на 6 мм больше наружного диаметра "d" вспомогательной гибкой трубы 18, а диаметр "D₁" герметизирующего узла 20 не менее чем на 4 мм меньше внутреннего диаметра "D₂" обсадной колонны 21 в месте установки опорного кольца 22.

На гибкой трубе 1 собирают сборку, включающую последовательно соединенные между собой сверху вниз корпус 2 с выполненными в нем перепускными окнами 3, патрубок 15, вспомогательную гибкую трубу 18 и автономный каротажный прибор 19. В корпусе 2 предварительно устанавливают подпружиненную опорную втулку 4 с посадочным местом 5 и перепускными отверстиями 8, причем перепускные окна 3 корпуса 2 перекрыты опорной втулкой 4, которая под действием пружины находится в своем верхнем положении. На патрубке 15 устанавливают пакер 16 и под ним в стенке патрубка 15 устанавливают, по крайней мере, один обратный клапан 17. На вспомогательную гибкую трубу 18 надевают с возможностью осевого перемещения герметизирующий узел 20. Во вспомогательной гибкой трубе 18 выполняют отверстия. В обсадной колонне 21 скважины устанавливают опорное кольцо 22 со ступенчатым проходным каналом под герметизирующий узел 20. Затем сборку спускают в скважину. В процессе спуска в скважину сборки автономным каротажным прибором 19 проводят регистрацию фоновых значений геофизических параметров в интервале скважины от опорного кольца 22 до забоя скважины, а герметизирующий узел 20 устанавливают в ступенчатом проходном канале опорного кольца 22. Затем проводят распакеровку пакера 16 и по гибкой трубе 1 закачивают в продуктивный пласт кислотный раствор или жидкость гидроразрыва, после чего на посадочное место 5 в опорной втулке 4 устанавливают депрессионную вставку 6 со струйным насосом 7. В канале 12 подвода откачиваемой из скважины среды перед спуском депрессионной вставки 6 в скважину устанавливают обратный клапан 13. Подают по затрубному пространству в перепускные окна 3 корпуса 2 под давлением рабочую среду, под действием которой перемещают опорную втулку 4 в нижнее положение, совмещая таким образом перепускные отверстия 8 опорной втулки 4 и перепускные окна 3 корпуса 2, и подают в сопло 11 струйного насоса 7 рабочую среду, дренируя скважину путем откачки из продуктивного пласта продуктов реакции или жидкости гидроразрыва, причем одновременно регистрируют забойное давление и дебит скважины при различных давлениях, созданных в скважине ниже струйного насоса 7. После откачки из продуктивного пласта жидкой среды в объеме не менее 1,5 объемов закачанной в продуктивный пласт кислотного раствора или жидкости гидроразрыва прекращают подачу рабочей среды в сопло 11 струйного насоса 7 и проводят регистрацию кривой восстановления пластового давления в подпакерном пространстве скважины с помощью автономного каротажного прибора 19. Потом проводят депакеровку пакера 16 и по затрубному пространству подают в сопло 11 струйного насоса 7 рабочую среду под давлением и создают депрессию на продуктивный пласт. Далее при работающем струйном насосе 7 проводят подъем автономного каротажного прибора 19 от забоя до кровли пласта, регистрируя при этом геофизические параметры скважины. Потом в затрубном пространстве создают давление, превышающее давление открытия обратного клапана 17 или обратных клапанов 17, если их несколько, в стенке патрубка 15 и рабочей средой вымывают на поверхность депрессионную вставку 6 со струйным насосом 7, а затем проводят подъем сборки на поверхность.

Настоящее изобретение может быть использовано в нефтегазодобывающей промышленности при освоении скважин после бурения или при их подземном ремонте с целью интенсификации дебитов углеводородов или увеличения приемистости нагнетательных скважин.

1. Скважинная струйная установка для горизонтальных скважин, содержащая установленный на гибкой трубе корпус, в котором выполнены перепускные окна и установлена подвижная в осевом направлении подпружиненная относительно корпуса опорная втулка с выполненным в ней посадочным местом для установки на него депрессионной вставки со струйным насосом, причем опорная втулка выполнена с перепускными отверстиями в ее стенке и фланцем в нижней 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 депрессионной вставке выполнены канал подвода рабочей среды в сопло струйного насоса, канал подвода в струйный насос откачиваемой среды с обратным клапаном и выходной канал, выходной канал сообщен с внутренней полостью корпуса выше струйного насоса, причем в нижнем положении опорной втулки канал подвода активной среды сообщен с окружающим корпус пространством через перепускные отверстия опорной втулки и перепускные окна корпуса, а в верхнем положении перепускные окна корпуса перекрыты стенкой опорной втулки, снизу к корпусу прикреплен патрубок с установленным на нем пакером и размещенным в стенке патрубка ниже пакера, по крайней мере, одним обратным клапаном, к патрубку подсоединена вспомогательная гибкая труба с установленным на ее нижнем конце автономным каротажным прибором, при этом в гибкой трубе выполнены отверстия, и на нее надет с возможностью осевого перемещения герметизирующий узел, в обсадной колонне скважины установлено опорное кольцо со ступенчатым проходным каналом под герметизирующий узел, минимальный диаметр ступенчатого проходного канала опорного кольца не менее чем на 6 мм больше наружного диаметра вспомогательной гибкой трубы, а диаметр герметизирующего узла не менее чем на 4 мм меньше внутреннего диаметра обсадной колонны в месте установки опорного кольца.

2. Способ работы скважинной струйной установки для горизонтальных скважин, заключающийся в том, что на гибкой трубе собирают сборку, включающую последовательно соединенные между собой сверху вниз корпус с выполненными в нем перепускными окнами, патрубок, вспомогательную гибкую трубу и автономный каротажный прибор, в корпусе предварительно устанавливают подпружиненную опорную втулку с посадочным местом и перепускными отверстиями, причем перепускные окна корпуса перекрыты опорной втулкой, которая под действием пружины находится в своем верхнем положении, на патрубке устанавливают пакер и под ним в стенке патрубка устанавливают, по крайней мере, один обратный клапан, на вспомогательную гибкую трубу надевают с возможностью осевого перемещения герметизирующий узел, во вспомогательной гибкой трубе выполняют отверстия, в обсадной колонне скважины устанавливают опорное кольцо со ступенчатым проходным каналом под герметизирующий узел, затем сборку спускают в скважину, в процессе спуска в скважину сборки автономным каротажным прибором проводят регистрацию фоновых значений геофизических параметров в интервале скважины от опорного кольца до забоя скважины, а герметизирующий узел устанавливают в ступенчатом проходном канале опорного кольца, затем проводят распакеровку пакера и по гибкой трубе закачивают в продуктивный пласт кислотный раствор или жидкость гидроразрыва, после чего на посадочное место в опорной втулке устанавливают депрессионную вставку со струйным насосом, в канале подвода откачиваемой из скважины среды перед спуском депрессионной вставки в скважину устанавливают обратный клапан, подают по затрубному пространству в перепускные окна корпуса под давлением рабочую среду, под действием которой перемещают опорную втулку в нижнее положение, совмещая таким образом перепускные отверстия опорной втулки и перепускные окна корпуса, и подают в сопло струйного насоса рабочую среду, дренируя скважину путем откачки из продуктивного пласта продуктов реакции или жидкости гидроразрыва, причем одновременно регистрируют забойное давление и дебит скважины при различных давлениях, созданных в скважине ниже струйного насоса, после откачки из продуктивного пласта жидкой среды в объеме не менее 1,5 объемов закаченной в продуктивный пласт кислотного раствора или жидкости гидроразрыва прекращают подачу рабочей среды в сопло струйного насоса и проводят регистрацию кривой восстановления пластового давления в подпакерном пространстве скважины с помощью автономного каротажного прибора, потом проводят депакеровку пакера и по затрубному пространству подают в сопло струйного насоса рабочую среду под давлением и создают депрессию на продуктивный пласт, далее при работающем струйном насосе проводят подъем автономного каротажного прибора от забоя до кровли пласта, регистрируя при этом геофизические параметры скважины, потом в затрубном пространстве создают давление, превышающее давление открытия обратного клапана или обратных клапанов, если их несколько в стенке патрубка, и рабочей средой вымывают на поверхность депрессионную вставку со струйным насосом, а затем проводят подъем сборки на поверхность.