Скважинная струйная установка на гибкой гладкой трубе для исследования горизонтальных скважин

Скважинная струйная установка на гибкой гладкой трубе для исследования горизонтальных скважин

Иллюстрации

Показать все

Реферат

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

Известна скважинная струйная установка, содержащая смонтированные на колонне труб снизу-вверх пакер с выполненным в нем центральным каналом и струйный насос, в корпусе которого установлены активное сопло и камера смешения с диффузором, а также выполнены канал подвода рабочей среды и канал подвода откачиваемой из скважины среды, при этом в корпусе струйного насоса выполнен проходной канал с возможностью установки в нем сменных функциональных вставок и герметизирующего узла (см. патент RU 2176336 С1, кл. F04F 5/02, 27.11.2001).

Данная скважинная струйная установка позволяет проводить в скважине ниже уровня установки струйного насоса обработку пласта, в том числе с созданием перепада давлений над и под герметизирующим узлом. Однако возможности скважинной струйной установки используются не в полной мере, что связано с большими затратами времени на замену вставок, которое часто больше расчетного времени реакции кислотного раствора с минералами продуктивного пласта.

Наиболее близкой к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является скважинная струйная установка для каротажа горизонтальных скважин, содержащая установленное в обсадной колонне на нижнем ее участке опорное кольцо со ступенчатым проходным каналом для установки герметизирующего элемента, гладкую колонну труб с установленным на ней струйным насосом, в корпусе которого установлены активное сопло и камера смешения с диффузором, а также выполнены канал подвода активной среды, канал подвода откачиваемой из скважины среды и ступенчатый проходной канал, причем в последнем предусмотрена возможность установки функциональных вставок, а на нижнем конце гладкой колонны труб установлен каротажный прибор, между последним и струйным насосом на гладкую колонну труб надет с возможностью осевого перемещения относительно колонны труб герметизирующий элемент, а нижний участок колонны труб над каротажным прибором выполнен перфорированным (см. патент RU №2239730, кл. F04F 5/54, 10.11.2004).

Данная скважинная струйная установка позволяет проводить исследования горизонтальных скважин и обработку в них продуктивного пласта. Однако отсутствие переключателя потока рабочей среды сужает возможности установки по проведению исследования продуктивности пласта в ходе его обработки.

Задачей, на решение которой направлено настоящее изобретение, является повышение качества работ по увеличению дебитов скважин за счет расширения функциональных возможностей установки, в частности снятие кривых восстановления пластового давления без остановки работ для переустановки в скважине используемого оборудования, например, таких функциональных вставок, как блокирующая или депрессионная, поскольку наличие последних в данном случае не требуется.

Техническим результатом, достигаемым при реализации изобретения, является повышение надежности работы и производительности скважинной струйной установки при проведении обработки продуктивного пласта и проведении испытания скважины.

Указанная задача решается, а технический результат достигается за счет того, что скважинная струйная установка содержит смонтированные на гибкой гладкой трубе снизу-вверх пакер с выполненным в нем центральным каналом и струйный насос, в корпусе которого установлены сопло и камера смешения с диффузором, при этом выход диффузора подключен к внутренней полости гибкой гладкой трубы через выполненный в корпусе струйного насоса канал отвода смеси сред, сопло струйного насоса со стороны входа в него подключено к затрубному пространству гибкой гладкой трубы, а выполненный в корпусе струйного насоса канал подвода откачиваемой из скважины среды подключен к внутренней полости гибкой гладкой трубы через выполненные в корпусе струйного насоса верхнее и нижнее окна, причем в канале подвода откачиваемой среды установлен обратный клапан, размещенный в последнем со стороны входа в него через нижнее окно, в корпусе струйного насоса соосно гибкой гладкой трубе установлен переключатель потока рабочей среды, выполненный в виде подвижной в осевом направлении опорной втулки, подпружиненной относительно корпуса, при этом опорная втулка выполнена с размещенным в расточке корпуса упорным фланцем с образованием между наружной стенкой опорной втулки и стенкой расточки корпуса кольцевого канала, сообщенного со стороны верхнего торца с затрубным пространством скважины посредством канала, выполненного в корпусе струйного насоса, в опорной втулке выполнены верхние и нижние перепускные отверстия и посадочное место для установки на него спускаемого через гибкую гладкую трубу герметизирующего узла, в исходном верхнем положении опорной втулки выход канала отвода смеси сред и канал подвода откачиваемой из скважины среды перекрыты последней, а в нижнем положении опорной втулки ее верхний торец расположен ниже выхода канала отвода смеси сред, при этом перепускные отверстия опорной втулки сообщены с входом в канал подвода откачиваемой из скважины среды, герметизирующий узел выполнен в виде полого ступенчатого цилиндрического корпуса, в верхней части полости которого размещен уплотнительный элемент, а ниже в полости расположен, с упором в кольцевой уступ в полости корпуса герметизирующего узла, ступенчатый поршень, подпружиненный относительно уплотнительного элемента, при этом в стенке корпуса герметизирующего узла напротив верхних перепускных отверстий опорной втулки выполнены отверстия, которые перекрыты ступенчатым поршнем при нахождении его в нижнем положении, а в верхнем положении ступенчатого поршня и одновременно в нижнем положении опорной втулки через отверстия в корпусе герметизирующего узла, верхние перепускные отверстия в опорной втулке и верхнее окно в корпусе струйного насоса канал подвода откачиваемой из скважины среды сообщен выше обратного клапана с внутренней полостью гибкой гладкой трубы ниже корпуса струйного насоса и одновременно нижние перепускные отверстия опорной втулки сообщены с нижним окном канала подвода откачиваемой из скважины среды, при этом в ступенчатом поршне и уплотнительном элементе выполнены соосно осевые каналы для пропуска через них каротажного кабеля с закрепленной на нижнем его конце кабельной головкой для подключения каротажного кабеля к установленному на нижнем конце гибкой гладкой трубы комплексному каротажному прибору, на гибкой гладкой трубе ниже пакера подвижно установлен выполненный в виде профилированного кольца герметизирующий элемент, а в стенке гибкой гладкой трубы над комплексным каротажным прибором выполнены отверстия, посредством которых внутренняя полость гибкой гладкой трубы сообщена с затрубным пространством скважины ниже пакера, при этом в обсадной колонне скважины установлено опорное кольцо со ступенчатым проходным отверстием для установки в нем герметизирующего элемента.

Анализ работы скважинной струйной установки показал, что надежность и эффективность работы установки можно повысить путем оптимизации конструкции установки и за счет этого достичь более полной очистки прискважинной зоны пласта в скважинах, сократить время проведения этих работ и расширить функциональные возможности установки при испытании и освоении скважин без перестановки в установке оборудования.

Было выявлено, что гидродинамическое воздействие на прискважинную зону скважины позволяет наиболее эффективно использовать скважинную струйную установку при освоении и ремонте нефтегазовых скважин в ходе проведения работ по интенсификации притока нефти из продуктивного пласта. При этом установка позволяет проводить очистку продуктивного пласта от кольматирующих частиц и продуктов реакции обработки пласта с химическими реагентами, проводить контрольные замеры как перед проведением, так и в процессе проведения обработки, что в свою очередь позволяет оценить техническое состояние и продуктивность скважины, а также свойства откачиваемой из скважины среды. По результатам изучения притока предоставляется возможность оценить качество обработки прискважинной зоны продуктивного пласта. Выполнение установки с переключателем потока рабочей среды в виде опорной втулки, подпружиненной относительно корпуса, позволяет проводить обработку продуктивного пласта путем закачки в пласт химических реагентов и/или жидкости гидроразрыва по колонне труб. При этом опорная втулка перекрывает каналы подвода рабочей и откачиваемой сред, что предотвращает их засорение. Выполнение опорной втулки с посадочным местом дает возможность установить в опорной втулке герметизирующий узел с устройством для перепуска потоков среды между подпакерной и надпакерной частями скважины, что дает возможность регистрировать различные характеристики скважины, например, кривые восстановления пластового давления в подпакерной зоне, без переустановки оборудования.

Скважинная установка дает возможность создавать ряд различных по величине депрессий с помощью струйного насоса в подпакерной зоне скважины с заданной величиной перепада давления, а с помощью комплексного каротажного прибора проводить регистрации давления, температуры и других физических параметров скважины и откачиваемой из скважины среды, проводить исследование и испытание скважины, также проводить регистрацию кривой восстановления пластового давления в подпакерном пространстве скважины без использования специально для этого предназначенной функциональной вставки. Одновременно предоставляется 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. В то же время выполнение канала подвода откачиваемой из скважины среды с обратным клапаном и двумя (верхним и нижним) окнами позволяет исключить возможность самопроизвольного перетока рабочей среды в подпакерную зону как при работающем, так и при неработающем струйном насосе.

Установка каротажного прибора на гибкой гладкой трубе с возможностью осевого перемещения последней в скважине без использования пакера (вместо пакера использован герметизирующий элемент, надетый на гибкую гладкую трубу) позволяет ускорить и упростить процесс перемещения комплексного каротажного прибора в скважине, а следовательно, упростить процесс испытания и подготовки скважины к работе. Кроме того, размещение комплексного каротажного прибора на гибкой гладкой трубе дает возможность за счет ее упругих свойств располагать каротажный прибор в зоне продуктивных пластов в горизонтальных участках скважин, что позволяет получить более оперативно достоверную информацию о состоянии продуктивных пластов, притоке пластового флюида и о его свойствах.

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 и за счет этого повышение надежности работы установки.

На фиг.1 представлен продольный разрез скважинной струйной установки при проведении обработки пласта химическими реагентами или жидкостью гидроразрыва.

На фиг.2 представлен продольный разрез скважинной струйной установки с герметизирующим узлом и комплексным каротажным прибором, расположенным в зоне пласта при проведении исследования скважины.

На фиг.3 представлен продольный разрез скважинной струйной установки во время подготовки скважинной струйной установки к подъему герметизирующего узла на поверхность.

Скважинная струйная установка содержит смонтированные на гибкой гладкой трубе 1 снизу-вверх пакер 2 с выполненным в нем центральным каналом 3 и струйный насос 4, в корпусе 5 которого установлены сопло 6 и камера смешения 7 с диффузором 8. Выход диффузора 8 подключен к внутренней полости гибкой гладкой трубы 1 через выполненный в корпусе 5 струйного насоса 4 канал 9 отвода смеси сред. Сопло 6 струйного насоса 4 со стороны входа в него подключено к затрубному пространству гибкой гладкой трубы 1, а выполненный в корпусе 5 струйного насоса 4 канал 10 подвода откачиваемой из скважины среды подключен к внутренней полости гибкой гладкой трубы 1 через выполненные в корпусе 5 струйного насоса 4 верхнее 11 и нижнее окна 12, причем в канале 10 подвода откачиваемой среды установлен обратный клапан 13, размещенный в последнем со стороны входа в него через нижнее окно 12. В корпусе 5 струйного насоса 4 соосно гибкой гладкой трубе 1 установлен переключатель потока рабочей среды, выполненный в виде подвижной в осевом направлении опорной втулки 14, подпружиненной относительно корпуса 5. Опорная втулка 14 выполнена с размещенным в расточке 15 корпуса 5 упорным фланцем 16 с образованием между наружной стенкой опорной втулки 14 и стенкой расточки 15 корпуса 5 кольцевого канала 17, сообщенного со стороны верхнего торца с затрубным пространством скважины посредством канала 30, выполненного в корпусе 5 струйного насоса 4. В опорной втулке 14 выполнены верхние 18 и нижние 19 перепускные отверстия и посадочное место 20 для установки на него спускаемого через гибкую гладкую трубу 1 герметизирующего узла 21. В исходном верхнем положении опорной втулки 14 выход канала 9 отвода смеси сред и канал 10 подвода откачиваемой из скважины среды перекрыты последней, а в нижнем положении опорной втулки 14 ее верхний торец расположен ниже выхода канала 9 отвода смеси сред, при этом нижние перепускные отверстия 19 опорной втулки 14 сообщены с входом в канал 10 подвода откачиваемой из скважины среды. Герметизирующий узел 21 выполнен в виде полого ступенчатого цилиндрического корпуса 22, в котором размещен уплотнительный элемент 23, а ниже в полости расположен с упором в кольцевой уступ 24 в полости корпуса 22 герметизирующего узла 21 ступенчатый поршень 25, подпружиненный относительно уплотнительного элемента 23. В стенке корпуса 22 герметизирующего узла 21 напротив верхних перепускных отверстий 18 опорной втулки 14 выполнены отверстия 26, которые перекрыты ступенчатым поршнем 25 при нахождении его в нижнем положении. В верхнем положении ступенчатого поршня 25 и одновременно в нижнем положении опорной втулки 14 через отверстия 26 в корпусе 22 герметизирующего узла 21, верхние перепускные отверстия 18 в опорной втулке 14 и верхнее окно 11 в корпусе 5 струйного насоса 4 канал 10 подвода откачиваемой из скважины среды сообщен выше обратного клапана 13 с внутренней полостью гибкой гладкой трубы 1 ниже корпуса 5 струйного насоса 4 и одновременно нижние перепускные отверстия 19 опорной втулки 14 сообщены с нижним окном 12 канала 10 подвода откачиваемой из скважины среды. В ступенчатом поршне 25 и уплотнительном элементе 23 выполнены соосно осевые каналы для пропуска через них каротажного кабеля 27 с кабельной головкой 28 для подключения каротажного кабеля 27 к установленному на нижнем конце гибкой гладкой трубы 1 комплексному каротажному прибору 29, на гибкой гладкой трубе 1 ниже пакера 2 подвижно установлен, выполненный в виде профилированного кольца герметизирующий элемент 31, и в стенке гибкой гладкой трубы 1 над комплексным каротажным прибором 29 выполнены отверстия 32, посредством которых внутренняя полость гибкой гладкой трубы 1 сообщена с затрубным пространством скважины ниже пакера 2, а в обсадной колонне 33 скважины установлено опорное кольцо 34 со ступенчатым проходным отверстием для установки в нем герметизирующего элемента 31.

В обсадной колонне 33 над продуктивным пластом устанавливают опорное кольцо 34 со ступенчатым проходным отверстием. На гибкой гладкой трубе 1 спускают в горизонтальную скважину комплексный каротажный прибор 29, пакер 2 и струйный насос 4, причем каналы 9 и 10 перекрыты подпружиненной относительно корпуса 5 струйного насоса 4 опорной втулкой 14. Располагают комплексный каротажный прибор 29 в зоне продуктивного пласта (на чертежах не показан) горизонтальной скважины. Проводят распакеровку пакера 2, а затем проводят закачку по гибкой гладкой трубе 1 кислотного раствора и/или жидкости гидроразрыва в продуктивный пласт скважины. Приводят пакер 2 в транспортное положение, поднимают комплексный каротажный прибор 29 и располагают его на вертикальном участке горизонтальной скважины, после чего спускают по гибкой гладкой трубе 1 в скважину каротажный кабель 27 с кабельной головкой 28, который пропущен через осевое отверстие уплотнительного элемента 23 и осевое отверстие ступенчатого поршня 25 герметизирующего узла 21. Кабельную головку подсоединяют к комплексному каротажному прибору 29, а герметизирующий узел 21 устанавливают на посадочное место 20 в опорной втулке 14. Опускают комплексный каротажный прибор 29 в горизонтальную скважину до достижения комплексным каротажным прибором 29 забоя скважины, регистрируя при этом геофизические параметры скважины вдоль ее ствола, в частности, давление и температуру в подпакерной зоне, в том числе в зоне продуктивного пласта. Затем подают по затрубному пространству гибкой гладкой трубы 1 под давлением рабочую среду, под воздействием которой через канал 30 на упорный фланец 16 герметизирующий узел 21 вместе с опорной втулкой 14 смещают в нижнее положение, освобождая выход из канала 9 отвода смеси сред и сообщая верхнее и нижнее перепускные отверстия 18 и 19 с верхним и нижним окнами 11 и 12 канала 10 подвода откачиваемой из скважины среды. Путем подачи рабочей среды под давлением по затрубному пространству колонны труб 1 в сопло 6 струйного насоса 4 проводят дренирование скважины и удаляют из продуктивного пласта продукты реакции и/или жидкости гидроразрыва с периодическим замером с помощью каротажного прибора 29 дебитов скважины при разных депрессиях на продуктивный пласт и непрерывной регистрацией забойного давления, а также состава откачиваемой из пласта скважины жидкой среды. Далее, не прекращая дренирования скважины, поднимают комплексный каротажный прибор 29 до вертикального участка горизонтальной скважины и регистрируют при этом геофизические параметры в подпакерной зоне, в том числе в зоне продуктивного пласта.

Потом прекращают работу струйного насоса 4 и посредством обратного клапана 13 в канале 10 подвода откачиваемой среды разобщают внутреннюю полость колонны труб 1 над струйным насосом 4 вместе с затрубным пространством над пакером 2 и внутреннюю полость колонны труб 1 под струйным насосом 4 вместе с подпакерным пространством, сохраняя под пакером 2 пониженное забойное давление, при котором с помощью комплексного каротажного прибора 29 проводят регистрацию кривой восстановления пластового давления. Затем отсоединяем кабельную головку 28 от комплексного каротажного прибора 29 и поднимаем каротажный кабель 27 с кабельной головкой 28 до контакта последней со ступенчатым поршнем 25. Приподнимают каротажный кабель 27 и кабельной головкой 28 нажимают снизу на ступенчатый поршень 25, перемещая его вверх, и, таким образом, сообщают через отверстия 26 в стенке корпуса 22 герметизирующего узла 21, верхние перепускные отверстия 18 в опорной втулке 14 и верхнее окно 11 канала 10 подвода откачиваемой из скважины среды подпакерное пространство скважины с внутренней полостью гибкой гладкой трубы 1 выше струйного насоса 4 и затрубным пространством выше пакера 2 и, таким образом, путем перелива жидкой среды из надпакерной зоны скважины в подпакерную выравнивают давление над и под струйным насосом 4, после чего извлекают из скважины каротажный кабель 27 вместе с кабельной головкой 28 и герметизирующим узлом 21. Затем извлекают из скважины на поверхность гибкую гладкую трубу 1 со струйным насосом 4, герметизирующим элементом 31 и комплексным каротажным прибором 29.

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

Скважинная струйная установка, содержащая смонтированные на гибкой гладкой трубе снизу-вверх пакер с выполненным в нем центральным каналом и струйный насос, в корпусе которого установлены сопло и камера смешения с диффузором, при этом выход диффузора подключен к внутренней полости гибкой гладкой трубы через выполненный в корпусе струйного насоса канал отвода смеси сред, сопло струйного насоса со стороны входа в него подключено к затрубному пространству гибкой гладкой трубы, а выполненный в корпусе струйного насоса канал подвода откачиваемой из скважины среды подключен к внутренней полости гибкой гладкой трубы через выполненные в корпусе струйного насоса верхнее и нижнее окна, причем в канале подвода откачиваемой среды установлен обратный клапан, размещенный в последнем со стороны входа в него через нижнее окно, в корпусе струйного насоса соосно гибкой гладкой трубе установлен переключатель потока рабочей среды, выполненный в виде подвижной в осевом направлении опорной втулки, подпружиненной относительно корпуса, при этом опорная втулка выполнена с размещенным в расточке корпуса упорным фланцем с образованием между наружной стенкой опорной втулки и стенкой расточки корпуса кольцевого канала, сообщенного со стороны верхнего торца с затрубным пространством скважины посредством канала, выполненного в корпусе струйного насоса, в опорной втулке выполнены верхние и нижние перепускные отверстия и посадочное место для установки на него спускаемого через гибкую гладкую трубу герметизирующего узла, в исходном верхнем положении опорной втулки выход канала отвода смеси сред и канал подвода откачиваемой из скважины среды перекрыты последней, а в нижнем положении опорной втулки ее верхний торец расположен ниже выхода канала отвода смеси сред, при этом перепускные отверстия опорной втулки сообщены с входом в канал подвода откачиваемой из скважины среды, герметизирующий узел выполнен в виде полого ступенчатого цилиндрического корпуса, в верхней части полости которого размещен уплотнительный элемент, а ниже в полости расположен, с упором в кольцевой уступ в полости корпуса герметизирующего узла, ступенчатый поршень, подпружиненный относительно уплотнительного элемента, при этом в стенке корпуса герметизирующего узла напротив верхних перепускных отверстий опорной втулки выполнены отверстия, которые перекрыты ступенчатым поршнем при нахождении его в нижнем положении, а в верхнем положении ступенчатого поршня и одновременно в нижнем положении опорной втулки через отверстия в корпусе герметизирующего узла, верхние перепускные отверстия в опорной втулки и верхнее окно в корпусе струйного насоса канал подвода откачиваемой из скважины среды сообщен выше обратного клапана с внутренней полостью гибкой гладкой трубы ниже корпуса струйного насоса и одновременно нижние перепускные отверстия опорной втулки сообщены с нижним окном канала подвода откачиваемой из скважины среды, при этом в ступенчатом поршне и уплотнительном элементе выполнены соосно осевые каналы для пропуска через них каротажного кабеля с закрепленной на нижнем его конце кабельной головкой для подключения каротажного кабеля к установленному на нижнем конце гибкой гладкой трубы комплексному каротажному прибору, на гибкой гладкой трубе ниже пакера подвижно установлен выполненный в виде профилированного кольца герметизирующий элемент, а в стенке гибкой гладкой трубы над комплексным каротажным прибором выполнены отверстия, посредством которых внутренняя полость гибкой гладкой трубы сообщена с затрубным пространством скважины ниже пакера, при этом в обсадной колонне скважины установлено опорное кольцо со ступенчатым проходным отверстием для установки в нем герметизирующего элемента.