Скважинная струйная установка для испытания и освоения скважин

 

Изобретение относится к области насосной техники, преимущественно к скважинным насосным установкам для добычи нефти из скважин. Установка содержит пакер, колонну труб и струйный насос, в корпусе которого установлено активное сопло и выполнен проходной канал с посадочным местом для установки герметизирующего узла с осевым каналом. Установка снабжена установленным на кабеле излучателем и приемником-преобразователем физических полей. Выход струйного насоса подключен к колонне труб выше герметизирующего узла, вход каналов подвода откачиваемой среды струйного насоса подключен к колонне труб ниже герметизирующего узла, а вход канала подачи рабочей среды в активное сопло подключен к пространству, окружающему колонну труб. Диаметр каждого из каналов подвода откачиваемой среды не меньше внутреннего диаметра выходного сечения сопла, а в нижней части каналов подвода откачиваемой среды выполнены места для установки обратных клапанов или других приспособлений. Технический результат - повышение надежности. 3 ил.

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

Известна скважинная струйная установка, включающая установленный в скважине на колонне насосно-компрессорных труб струйный насос и размещенный ниже струйного насоса в колонне насосно-компрессорных труб геофизический прибор (см. RU 2059891 С1, кл. F 04 F 5/02, 10.05.1996).

Данная установка позволяет проводить откачку из скважины различных добываемых сред, например нефти, с одновременной обработкой 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 пакер, колонну труб и струйный насос, в корпусе которого соосно установлены активное сопло с камерой смешения и выполнен проходной канал с посадочным местом для установки герметизирующего узла с осевым каналом, при этом установка снабжена излучателем и приемником-преобразователем физических полей, размещенным со стороны входа в струйный насос откачиваемой из скважины среды и установленным на кабеле, пропущенном через осевой канал герметизирующего узла, выход струйного насоса подключен к колонне труб выше герметизирующего узла, вход канала подвода откачиваемой среды струйного насоса подключен к колонне труб ниже герметизирующего узла, а вход канала подачи рабочей среды в активное сопло подключен к пространству, окружающему колонну насосно-компрессорных труб, и в корпусе струйного насоса выполнено несколько каналов подвода откачиваемой среды (см. патент RU 2106540 С1, кл. F 04 F 5/02, 10.03.1998) Данная струйная установка позволяет проводить различные технологические операции в скважине ниже уровня установки струйного насоса, в том числе путем снижения перепада давлений над и под герметизирующим узлом. Однако данная установка не позволяет в полной мере использовать ее возможности, что связано с неоптимальными соотношениями размеров различных элементов конструкции скважинной струйной установки.

Задачей, на решение которой направлено настоящее изобретение, является оптимизация размеров различных элементов конструкции установки и за счет этого повышение надежности работы скважинной струйной установки.

Указанная задача решается за счет того, что скважинная струйная установка содержит пакер, колонну труб и струйный насос, в корпусе которого соосно установлены активное сопло с камерой смешения и выполнен проходной канал с посадочным местом для установки герметизирующего узла с осевым каналом, при этом установка снабжена излучателем и приемником-преобразователем физических полей, размещенным со стороны входа в струйный насос откачиваемой из скважины среды и установленным на кабеле, пропущенном через осевой канал герметизирующего узла, выход струйного насоса подключен к колонне труб выше герметизирующего узла, вход канала подвода откачиваемой среды струйного насоса подключен к колонне труб ниже герметизирующего узла, а вход канала подачи рабочей среды в активное сопло подключен к пространству, окружающему колонну насосно-компрессорных труб, и в корпусе струйного насоса выполнено несколько каналов подвода откачиваемой среды, при этом диаметр каждого из каналов подвода откачиваемой среды не меньше внутреннего диаметра выходного сечения сопла, диаметр проходного канала в районе посадочного места не менее чем на 1 мм меньше его диаметра выше посадочного места, диаметр осевого канала в герметизирующем узле не менее чем на 0,01 мм больше диаметра кабеля, диаметр герметизирующего узла не менее чем на 2 мм меньше диаметра внутренней полости труб, диаметр излучателя и приемника-преобразователя физических полей не менее чем на 2 мм меньше диаметра проходного канала в районе посадочного места, диаметр проходного канала пакера больше диаметра излучателя и преобразователя физических полей не менее чем на 2 мм, а в нижней части каналов подвода откачиваемой среды выполнены места для установки обратных клапанов или других приспособлений.

Анализ работы скважинной струйной установки показал, что надежность работы установки можно повысить путем выполнения различных элементов конструкции установки со строго определенными размерами. В частности, было установлено, что в случае выполнения нескольких каналов подвода откачиваемой среды диаметр этих каналов не может быть выбран произвольно. Это связано с тем, что излишне большой диаметр каналов приводит к снижению прочности установки, а излишне маленький диаметр этих каналов приводит к снижению производительности струйного насоса. Принимая во внимание, что производительность струйного насоса во многом зависит от расхода рабочей среды через активное сопло, диаметр выходного сечения сопла был выбран в качестве характерного размера. В этой связи было установлено, что выполнение диаметра каналов подвода откачиваемой среды не меньше внутреннего диаметра выходного сечения активного сопла нецелесообразно. Что касается верхнего предела, то он определяется прочностными характеристиками конструкции струйного насоса и в первую очередь корпуса струйного насоса. В каждом конкретном случае эта величина определяется индивидуально. В ходе работы установки проводится исследование различных режимов скважины. Приходится устанавливать и снимать герметизирующий узел, перемещать в процессе работы излучатель и приемник-преобразователь физических полей вдоль скважины. Было установлено, что нецелесообразно выполнять диаметр проходного канала в районе посадочного места герметизирующего узла меньше диаметра выше посадочного места менее чем на 1 мм, а диаметр самого герметизирующего узла необходимо выполнять не менее чем на 2 мм меньше внутреннего диаметра труб колонны труб. В результате предотвращаются возможное застревание герметизирующего узла в колонне труб в период установки или удаления герметизирующего узла, а также производится надежная установка герметизирующего узла на посадочном месте. Как указано выше, в процессе работы установки необходимо перемещать излучатель и приемник-преобразователь физических полей вдоль скважины и в то же время необходимо минимизировать перетекание среды через осевой канал герметизирующего узла. Этого удалось добиться при выполнении излучателя и приемника-преобразователя физических полей не менее чем на 2 мм меньше диаметра проходного канала пакера и диаметра проходного канала в районе посадочного места герметизирующего узла, а диаметр осевого канала в герметизирующем узле надо выполнять не менее чем на 0,01 мм больше диаметра кабеля, на котором установлен излучатель и приемник-преобразователь физических полей. В ряде случаев, например, при проведении ремонтно-восстановительных работ на скважине возникает необходимость разобщения скважины после остановки струйного насоса. В этом случае наиболее удобным местом установки обратных клапанов является нижний участок каналов подвода откачиваемой среды. На этот случай в нижней части указанных каналов выполнены места для установки обратных клапанов или каких-либо других приспособлений, необходимых для обеспечения работы установки.

Таким образом достигнуто выполнение поставленной в изобретении задачи - оптимизация размеров различных элементов конструкции установки и за счет этого повышение надежности работы скважинной струйной установки.

На фиг. 1 представлен продольный разрез описываемой скважинной струйной установки, на фиг.2 - продольный разрез установки без герметизирующего узла и излучателя и приемника-преобразователя физических полей и на фиг.3 - продольный разрез герметизирующего узла Скважинная струйная установка содержит пакер 1, колонну труб 2 и струйный насос 3, в корпусе 4 которого соосно установлены активное сопло 5 с камерой смешения 6 и выполнен проходной канал 7 с посадочным местом 8 для установки герметизирующего узла 9 с осевым каналом 10, при этом установка снабжена излучателем и приемником-преобразователем физических полей 11, размещенным со стороны входа в струйный насос 3 откачиваемой из скважины среды и установленным на кабеле 12, пропущенном через осевой канал 10 герметизирующего узла 9. Выход струйного насоса 3 подключен к колонне труб 2 выше герметизирующего узла 9, вход канала 13 подвода откачиваемой среды струйного насоса 3 подключен к колонне труб 2 ниже герметизирующего узла 9, а вход канала 14 подачи рабочей среды в активное сопло 5 подключен к пространству, окружающему колонну труб 2, и в корпусе 4 струйного насоса 3 выполнено несколько каналов 13 подвода откачиваемой среды. Диаметр D₁ каждого из каналов 13 подвода откачиваемой среды не меньше внутреннего диаметра D₂ выходного сечения сопла 5, диаметр D₃ проходного канала 7 в районе посадочного места 8 не менее чем на 1 мм меньше его диаметра D₄ выше посадочного места 8, диаметр D₅ осевого канала 10 в герметизирующем узле 9 не менее чем на 0,01 мм больше диаметра D₆ кабеля 12, диаметр D₇ герметизирующего узла 9 не менее чем на 2 мм меньше диаметра D₈ внутренней полости труб 2, диаметр D₉ излучателя и приемника-преобразователя физических полей 11 не менее чем на 2 мм меньше диаметра D₃ проходного канала 7 в районе посадочного места 8, диаметр D₁₀ проходного канала 16 пакера 1 больше диаметра D₉ излучателя и преобразователя физических полей не менее чем на 2 мм, а в нижней части каналов 13 подвода откачиваемой среды выполнены места 15 (например, участки с нарезанной резьбой) для установки обратных клапанов (не показаны) или других приспособлений.

Струйный насос 3 и пакер 1 на колонне труб 2 опускают в скважину и располагают над продуктивным пластом. Приводят пакер 1 в рабочее положение, разобщая затрубное пространство скважины. На кабеле 12 спускают герметизирующий узел 9 и излучатель и приемник-преобразователь 11 физических полей. В затрубное пространство колонны труб 2 закачивают рабочую среду, например воду, солевой раствор, нефть и др. Из затрубного пространства рабочая среда поступает через канал 14 в активное сопло 5 струйного насоса 3. В течение нескольких секунд после прокачки рабочей среды через активное сопло 5 на выходе из сопла формируется устойчивая струя, которая, истекая из сопла 5, увлекает в струйный насос окружающую ее среду, что вызывает снижение давления сначала в каналах 13 подвода откачиваемой среды, а затем и в подпакерном пространстве скважины, создавая депрессию на продуктивный пласт. Величина снижения давления зависит от скорости прохождения рабочей среды через активное сопло 5, которая зависит, в свою очередь, от величины давления нагнетания рабочей среды в затрубное пространство скважины выше пакера 1. В результате пластовая среда по колонне труб 2 и через каналы 13 поступает в струйный насос 3, где смешивается с рабочей средой и смесь сред за счет энергии рабочей среды по колонне труб 2 поступает из скважины на поверхность. Во время откачки пластовой среды проводят контроль параметров откачиваемой пластовой среды, а также воздействие на нее излучателем и приемником-преобразователем 11 физических полей. В зависимости от решаемой задачи возможно перемещение излучателя и приемника-преобразователя 11 физических полей вдоль скважины.

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

Формула изобретения

Скважинная струйная установка, содержащая пакер, колонну труб и струйный насос, в корпусе которого соосно установлены активное сопло с камерой смешения и выполнен проходной канал с посадочным местом для установки герметизирующего узла с осевым каналом, при этом установка снабжена излучателем и приемником-преобразователем физических полей, размещенным со стороны входа в струйный насос откачиваемой из скважины среды и установленным на кабеле, пропущенном через осевой канал герметизирующего узла, выход струйного насоса подключен к колонне труб выше герметизирующего узла, вход канала подвода откачиваемой среды струйного насоса подключен к колонне труб ниже герметизирующего узла, а вход канала подачи рабочей среды в активное сопло подключен к пространству, окружающему колонну труб и в корпусе струйного насоса выполнено несколько каналов подвода откачиваемой среды, отличающаяся тем, что диаметр каждого из каналов подвода откачиваемой среды не меньше внутреннего диаметра выходного сечения сопла, диаметр проходного канала в районе посадочного места не менее чем на 1 мм меньше его диаметра выше посадочного места, диаметр осевого канала в герметизирующем узле не менее чем на 0,01 мм больше диаметра кабеля, диаметр герметизирующего узла не менее чем на 2 мм меньше диаметра внутренней полости труб, диаметр излучателя и приемника-преобразователя физических полей не менее чем на 2 мм меньше диаметра проходного канала в районе посадочного места, диаметр проходного канала пакера больше диаметра излучателя и преобразователя физических полей не менее чем на 2 мм, а в нижней части каналов подвода откачиваемой среды выполнены места для установки обратных клапанов или других приспособлений.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3

QB4A Регистрация лицензионного договора на использование изобретения

Лицензиар(ы): Хоминец Зиновий Дмитриевич (UA)

Вид лицензии*: НИЛ

Лицензиат(ы): ТОО "Принт" (UA)

Договор № 19999 зарегистрирован 27.08.2004

Извещение опубликовано: 10.10.2004        БИ: 28/2004

* ИЛ - исключительная лицензия        НИЛ - неисключительная лицензия