Скважинная установка для работы в горизонтальных скважинах и способ ее работы

Изобретение относится к области насосной техники. Скважинная установка содержит колонну труб с установленными на ней снизу вверх пакером с центральным проходным каналом и опору, при этом в опоре выполнены перепускные окна и осевой ступенчатый канал, в котором предусмотрена возможность установки блокирующей вставки с центральным проходным каналом или струйного насоса, в корпусе которого установлены активное сопло и камера смешения с диффузором, а также выполнены: канал подвода рабочей жидкости в активное сопло, канал подвода откачиваемой из скважины среды и канал отвода смеси сред, а в корпусе над каналом подвода откачиваемой среды выполнен сообщенный с последним проходной канал с посадочным местом для установки герметизирующего узла и в последнем выполнен осевой канал, через который и канал подвода откачиваемой среды пропущена гибкая труба с возможностью ее осевого перемещения, а на нижнем конце гибкой трубы установлен каротажный прибор для измерения физических величин, например удельного электрического сопротивления горных пород, а струйный насос выполнен со следующими соотношениями размеров: отношение диаметра входного сечения камеры смешения D_кс к диаметру выходного сечения сопла D_c составляет от 1,1 до 2,4, отношение длины камеры смешения L_к к диаметру входного сечения камеры смешения D_кс составляет от 3 до 7, отношение длины сопла L_c к диаметру его выходного сечения D_с составляет от 1 до 8, расстояние L от выходного сечения сопла до входного сечения камеры смешения составляет от 0,3 до 2 диаметров выходного сечения сопла D_с, а угол α наклона образующей диффузора к продольной оси диффузора составляет от 4 до 14°, канал отвода смеси сред сообщен с перепускными окнами и через последние с окружающим колонну труб пространством и канал подвода рабочей жидкости сообщен с внутренней полостью труб выше струйного насоса. Способ работы скважинной установки заключается в том, что устанавливают на колонне труб последовательно снизу вверх пакер с центральным проходным каналом, опору с перепускными окнами и осевым ступенчатым каналом для установки струйного насоса или блокирующей вставки, спускают эту колонну труб в скважину и проводят распакеровку пакера в зоне над продуктивным пластом, затем спускают в скважину на гибкой трубе струйный насос с установленным в корпусе последнего герметизирующим узлом, причем гибкую трубу пропускают через герметизирующий узел, а каротажный прибор закрепляют на конце гибкой трубы ниже струйного насоса, в ходе спуска струйного насоса проводят замер фоновых значений геофизических параметров продуктивного пласта, производят установку корпуса струйного насоса в осевом ступенчатом канале опоры и на гибкой трубе спускают в зону продуктивного пласта каротажный прибор, после этого путем подачи по колонне труб в сопло струйного насоса рабочей жидкости создают ряд депрессий в подпакерной зоне скважины, регистрируя при этом дебит скважины и забойное давление, а затем проводят регистрацию геофизических параметров продуктивного пласта, перемещая при этом каротажный прибор при работающем струйном насосе вдоль скважины на гибкой трубе, после чего извлекают струйный насос с гибкой трубой и каротажным прибором из скважины на поверхность. В результате достигается интенсификация работ по исследованию, испытанию и подготовке скважин, в первую очередь скважин горизонтальных и большой кривизны, оптимизация расположения и размеров струйного насоса при его работе совместно с каротажным прибором и за счет этого повышение надежности работы скважинной струйной установки. 2 с. и 6 з.п. ф-лы, 3 ил.

 

Изобретение относится к области насосной техники, преимущественно к скважинным струйным 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 перфоратор (см. авторское свидетельство SU 1146416, Е 21 В 43/116, 23.03.1985).

Из указанного выше авторского свидетельства 1146416 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 последующей прокачкой жидкой рабочей среды через струйный насос.

Данная установка позволяет 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 работ по интенсификации работы скважины из-за отсутствия информации о том, как работают перфорированные пласты.

Наиболее близкой к изобретению в части устройства, как объекта изобретения, по технической сущности и достигаемому результату является скважинная 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, причем излучатель и приемник-преобразователь физических полей установлены на каротажном кабеле, пропущенном через осевой канал герметизирующего узла, 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 2121610, F 04 F 5/02, 10.11.1998).

Из этого же патента известен способ работы скважинной установки, включающий установку на колонне насосно-компрессорных труб струйного насоса с проходным каналом и пакера, спуск этой сборки в скважину, распакеровку пакера и создание необходимой депрессии в подпакерной зоне путем откачки струйным насосом жидкой среды из подпакерной зоны.

Данная 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 не позволяет в полной мере использовать ее возможности, поскольку она позволяет проводить исследование продуктивных пород только в стволах, близких к вертикальным, что сужает область использования данных способа работы и скважинной струйной установки для его реализации. Кроме того, размеры струйного насоса не оптимизированы для проведения работ по исследованию скважин с открытым стволом, при использовании струйного насоса совместно с каротажными приборами, в том числе и с автономными.

Задачей, на решение которой направлено настоящее изобретение, является интенсификация работ по исследованию, испытанию и подготовке скважин, в первую очередь скважин горизонтальных и большой кривизны, оптимизация расположения и размеров струйного насоса при его работе совместно с каротажным прибором и за счет этого повышение надежности работы скважинной струйной установки.

Указанная задача в части устройства, как объекта изобретения, решается за счет того, что скважинная установка содержит колонну труб с установленными на ней снизу вверх пакером с центральным проходным каналом и опору, при этом в опоре выполнены перепускные окна и осевой ступенчатый канал, в котором предусмотрена возможность установки блокирующей вставки с центральным проходным каналом или струйного насоса, в корпусе которого установлены активное сопло и камера смешения с диффузором, а также выполнены канал подвода рабочей жидкости в активное сопло, канал подвода откачиваемой из скважины среды и канал отвода смеси сред, а в корпусе над каналом подвода откачиваемой среды выполнен сообщенный с последним проходной канал с посадочным местом для установки герметизирующего узла и в последнем выполнен осевой канал, через который и канал подвода откачиваемой среды пропущена гибкая труба с возможностью ее осевого перемещения, а на нижнем конце гибкой трубы установлен каротажный прибор для измерения физических величин, например удельного электрического сопротивления горных пород, а струйный насос выполнен со следующими соотношениями размеров: отношение диаметра D_кс входного сечения камеры смешения к диаметру D_с выходного сечения сопла составляет от 1,1 до 2,4, отношение длины L_к камеры смешения к диаметру D_кс входного сечения камеры смешения составляет от 3 до 7, отношение длины L_c сопла к диаметру D_с его выходного сечения составляет от 1 до 8, расстояние L от выходного сечения сопла до входного сечения камеры смешения составляет от 0,3 до 2 диаметров D_с выходного сечения сопла, а угол α наклона образующей диффузора к продольной оси диффузора составляет от 4 до 14°, канал отвода смеси сред сообщен с перепускными окнами и через последние с окружающим колонну труб пространством и канал подвода рабочей жидкости сообщен с внутренней полостью труб выше струйного насоса.

Гибкая труба со стороны ее нижнего конца может быть выполнена с отверстиями в ее стенке, а внешний диаметр D_гт гибкой трубы может составлять от внешнего диаметра D_г герметизирующего узла величину, равную: D_гт≤(0,3-0,7)D_г, а в корпусе струйного насоса может быть установлено параллельно несколько сопел с камерой смешения и диффузором за каждым выходным сечением сопла и через гибкую трубу может быть пропущен кабель дистанционной связи с каротажным прибором.

В части способа работы, как объекта изобретения, поставленная задача решается за счет того, что в способе работы скважинной установки, заключающемся в том, что устанавливают на колонне труб последовательно снизу вверх пакер с центральным проходным каналом, опору с перепускными окнами и осевым ступенчатым каналом для установки струйного насоса или блокирующей вставки, спускают эту колонну труб в скважину и проводят распакеровку пакера в зоне над продуктивным пластом, затем спускают в скважину на гибкой трубе струйный насос с установленным в корпусе последнего герметизирующим узлом, причем гибкую трубу пропускают через герметизирующий узел, а каротажный прибор закрепляют на конце гибкой трубы ниже струйного насоса, в ходе спуска струйного насоса проводят замер фоновых значений геофизических параметров продуктивного пласта, производят установку корпуса струйного насоса в осевом ступенчатом канале опоры и на гибкой трубе спускают в зону продуктивного пласта каротажный прибор, после этого путем подачи по колонне труб в сопло струйного насоса рабочей жидкости создают ряд депрессий в подпакерной зоне скважины, регистрируя при этом дебит скважины и забойное давление, а затем проводят регистрацию геофизических параметров продуктивного пласта, перемещая при этом каротажный прибор при работающем струйном насосе вдоль скважины на гибкой трубе, после чего извлекают струйный насос с гибкой трубой и каротажным прибором из скважины на поверхность.

Может быть проведена очистка прискважинной зоны продуктивного пласта с помощью каротажного прибора, создавая акустическое воздействие на продуктивный пласт и откачивая из скважины струйным насосом кольматирующие частицы вместе с пластовым флюидом, а затем извлекают из скважины струйный насос с каротажным прибором и устанавливают в осевом ступенчатом канале опоры блокирующую вставку с последующим запуском скважины в работу фонтанным способом, при этом после прекращения притока фонтанным способом извлекают из опоры блокирующую вставку и устанавливают в осевом ступенчатом канале опоры струйный насос для добычи нефти.

Кроме того, может быть проведено исследование продуктивного пласта, для чего по гибкой трубе через ее перфорированный нижний участок закачивают в скважину жидкость с аномальными физическими свойствами, например, с аномально высоким сечением захвата тепловых нейтронов, или производят химическую обработку прискважинной зоны продуктивного пласта, задавливая химические реагенты в продуктивный пласт, после чего производят исследование продуктивного пласта в режиме депрессии или откачку продуктов реакции из пласта.

Анализ работы скважинной струйной установки показал, что надежность работы установки можно повысить как путем оптимизации последовательности действий при испытании и освоении скважин, в первую очередь с открытым криволинейным и горизонтальным стволом, так и путем более оптимального расположения в скважине струйного насоса и выполнения последнего со строго определенными размерами.

Было выявлено, что указанная выше последовательность действий позволяет наиболее эффективно использовать оборудование, которое установлено на колонне труб, при проведении работ по исследованию и испытанию продуктивных пластов горных пород, при этом созданы условия для получения полной и достоверной информации о состоянии продуктивных пластов. Путем создания ряда различных депрессий струйный насос создает в скважине заданные величины перепада давления, а с помощью гибкой трубы каротажный прибор доставляется в горизонтальный участок скважины, что позволяет проводить исследование и испытание скважины. Одновременно предоставляется возможность контролировать величину депрессии путем управления скоростью прокачки жидкой рабочей среды. При проведении испытания пластов можно регулировать режим откачки посредством изменения давления жидкой рабочей среды, подаваемой в сопло струйного насоса. Установка каротажного прибора на гибкой трубе, которая пропущена через герметизирующий узел с возможностью осевого перемещения, позволяет провести более качественную работу по исследованию скважины и подготовке ее к работе, а также позволяет без переустановки скважинной струйной установки произвести обработку скважины и подготовку ее к эксплуатации, что также позволяет ускорить и упростить процесс испытания и подготовки скважины к работе. Таким образом, данные установка и способ ее работы позволяет проводить качественное исследование и испытание скважин после бурения, а также подготовку скважины к эксплуатации с проведением всестороннего исследования и испытания в различных режимах.

В ходе исследования было установлено, что для получения достоверной информации необходимо, чтобы струйный насос имел определенные соотношения размеров для согласования работы струйного насоса с работой каротажного прибора. Только в этом случае удалось добиться получения исчерпывающей объективной информации о состоянии продуктивных пород пластов.

Таким образом, указанная выше совокупность взаимозависимых параметров и последовательности действий обеспечивает решение поставленной в изобретении задачи - интенсификацию работ по исследованию и испытанию скважин с криволинейным, в том числе с открытым стволом, а также оптимизацию расположения и размеров струйного насоса при его работе совместно с каротажным прибором и за счет этого повышение надежности работы скважинной струйной установки.

На фиг.1 представлен продольный разрез установки со струйным насосом, на фиг.2 представлен увеличенно вид I на фиг.1 и на фиг.3 - продольный разрез установки с блокирующей вставкой.

Скважинная струйная установка содержит колонну труб 1 с установленными на ней снизу вверх пакером 2 с центральным проходным каналом 3 и опору 4. В опоре 4 выполнены перепускные окна 5 и осевой ступенчатый канал 6, в котором предусмотрена возможность установки блокирующей вставки 7 с центральным проходным каналом 8 или струйного насоса 9. В корпусе 10 струйного насоса 9 установлены активное сопло 11 и камера смешения 12 с диффузором 13, а также выполнены канал 14 подвода рабочей жидкости в активное сопло 11, канал 15 подвода откачиваемой из скважины среды и канал 16 отвода смеси сред. В корпусе 10 над каналом 15 подвода откачиваемой среды выполнен сообщенный с последним проходной канал 17 с посадочным местом для установки герметизирующего узла 18 и в последнем выполнен осевой канал, через который и канал подвода 15 откачиваемой среды пропущена гибкая труба 19 с возможностью ее осевого перемещения. На нижнем конце гибкой трубы 19 установлен каротажный прибор 20 для измерения физических величин, например удельного электрического сопротивления горных пород. Струйный насос 9 выполнен со следующими соотношениями размеров: отношение диаметра D_кс входного сечения камеры смешения 12 к диаметру D_с выходного сечения активного сопла 11 составляет от 1,1 до 2,4, отношение длины L_к камеры смешения 12 к диаметру D_кс входного сечения камеры смешения 12 составляет от 3 до 7, отношение длины L_c активного сопла 11 к диаметру D_c его выходного сечения составляет от 1 до 8, расстояние L от выходного сечения активного сопла 11 до входного сечения камеры смешения 12 составляет от 0,3 до 2 диаметров D_с выходного сечения активного сопла 11, а угол α наклона образующей диффузора 13 к продольной оси диффузора 13 составляет от 4 до 14° . Канал 16 отвода смеси сред сообщен с перепускными окнами 5 и через последние с окружающим колонну труб 1 пространством и канал 14 подвода рабочей жидкости сообщен с внутренней полостью колонны труб 1 выше струйного насоса 9.

Гибкая труба 19 со стороны ее нижнего конца выполнена с отверстиями 21 в ее стенке. Внешний диаметр D_гт гибкой трубы 19 составляет от внешнего диаметра D_г герметизирующего узла 18 величину, равную: D_гт≤(0,3-0,7)D_г. В корпусе 10 струйного насоса 9 может быть установлено параллельно несколько активных сопел 11 с камерой смешения 12 и диффузором 13 за каждым выходным сечением активного сопла 11. Через гибкую трубу 19 может быть пропущен кабель 22 дистанционной связи с каротажным прибором 20.

Работа скважинной установки заключается в том, что устанавливают на колонне труб 1 последовательно снизу вверх пакер 2 с центральным проходным каналом 3, опору 4 с перепускными окнами 5 и осевым ступенчатым каналом 6 для установки струйного насоса 9 или блокирующей вставки 7. Спускают эту колонну труб 1 в скважину и проводят распакеровку пакера 2 в зоне над продуктивным пластом 23. Затем спускают в скважину на гибкой трубе 19 струйный насос 9 с установленным в корпусе 10 последнего герметизирующим узлом 18. Гибкую трубу 19 пропускают через герметизирующий узел 18, а каротажный прибор 20 закрепляют на конце гибкой трубы 19 ниже струйного насоса 9. В ходе спуска струйного насоса 9 проводят замер фоновых значений геофизических параметров продуктивного пласта 23. Производят установку корпуса 10 струйного насоса 9 в осевом ступенчатом канале 6 опоры 4 и на гибкой трубе 19 спускают в зону продуктивного пласта 23 каротажный прибор 20. После этого путем подачи по колонне труб 1 в активное сопло 11 струйного насоса 9 рабочей жидкости создают ряд депрессий в подпакерной зоне скважины, регистрируя при этом дебит скважины и забойное давление, а затем проводят регистрацию геофизических параметров продуктивного пласта 23, перемещая при этом каротажный прибор 20 при работающем струйном насосе вдоль скважины на гибкой трубе 19, после чего извлекают струйный насос 9 с гибкой трубой 19 и каротажным прибором 20 из скважины на поверхность.

Возможно проведение очистки прискважинной зоны продуктивного пласта 23 с помощью каротажного прибора 20. Для этого проводят акустическое воздействие на продуктивный пласт 23 и откачивают из скважины струйным насосом 9 кольматирующие частицы и накопившуюся в скважине воду и/или другую постороннюю жидкую среду. Затем извлекают из скважины струйный насос 9 с каротажным прибором 20 и устанавливают в осевом ступенчатом канале 6 опоры 4 блокирующую вставку 7 с последующим запуском скважины в работу фонтанным способом. При этом после прекращения притока фонтанным способом извлекают из опоры 4 блокирующую вставку 7 и устанавливают в осевом ступенчатом канале 6 опоры 4 струйный насос 9 для добычи нефти.

Если возникает необходимость, то проводят исследование продуктивного пласта 23, для чего по гибкой трубе 19 через отверстия 21 ее перфорированного нижнего участка закачивают в скважину жидкость с аномальными физическими свойствами, например, с аномально высоким сечением захвата тепловых нейтронов, или производят химическую обработку прискважинной зоны продуктивного пласта 23, задавливая химические реагенты в продуктивный пласт 23, после чего производят исследование продуктивного пласта.

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

1. Скважинная установка, содержащая колонну труб с установленными на ней снизу вверх пакером с центральным проходным каналом и опору, при этом в опоре выполнены перепускные окна и осевой ступенчатый канал, в котором предусмотрена возможность установки блокирующей вставки с центральным проходным каналом или струйного насоса, в корпусе установлены активное сопло и камера смешения с диффузором, а также выполнены: канал подвода рабочей жидкости в активное сопло, канал подвода откачиваемой из скважины среды и канал отвода смеси сред, а в корпусе над каналом подвода откачиваемой среды выполнен, сообщенный с последним, проходной канал с посадочным местом для установки герметизирующего узла и в последнем выполнен осевой канал, через который и канал подвода откачиваемой из скважины среды пропущена гибкая труба с возможностью ее осевого перемещения, и на нижнем конце гибкой трубы установлен каротажный прибор для измерения физических величин, например удельного электрического сопротивления горных пород, а струйный насос выполнен со следующими соотношениями размеров: отношение диаметра входного сечения камеры смешения D_кс к диаметру выходного сечения сопла D_c составляет от 1,1 до 2,4, отношение длины камеры смешения L_к к диаметру входного сечения камеры смешения D_кс составляет от 3 до 7, отношение длины сопла L_c к диаметру его выходного сечения D_c составляет от 1 до 8, расстояние L от выходного сечения сопла до входного сечения камеры смешения составляет от 0,3 до 2 диаметров выходного сечения сопла D_c, а угол α наклона образующей диффузора к продольной оси диффузора составляет от 4 до 14°, канал отвода смеси сред сообщен с перепускными окнами и через последние с окружающим колонну труб пространством и канал подвода рабочей жидкости сообщен с внутренней полостью труб выше струйного насоса.

2. Скважинная струйная установка по п.1, отличающаяся тем, что гибкая труба со стороны ее нижнего конца выполнена с отверстиями в ее стенке.

3. Скважинная струйная установка по п.1, отличающаяся тем, что внешний диаметр гибкой трубы D_гт составляет от внешнего диаметра герметизирующего узла D_г величину, равную D_гт≤(0,3-0,7)D_г.

4. Скважинная струйная установка по п.1, отличающаяся тем, что в корпусе струйного насоса установлено параллельно несколько сопел с камерой смешения и диффузором за каждым выходным сечением сопла.

5. Скважинная струйная установка по п.1, отличающаяся тем, что через гибкую трубу пропущен кабель дистанционной связи с каротажным прибором.

6. Способ работы скважинной установки, заключающийся в том, что устанавливают на колонне труб последовательно снизу вверх пакер с центральным проходным каналом, опору с перепускными окнами и осевым ступенчатым каналом для установки струйного насоса или блокирующей вставки, спускают эту колонну труб в скважину и проводят распакеровку пакера в зоне над продуктивным пластом, затем спускают в скважину на гибкой трубе струйный насос с установленным в корпусе последнего герметизирующим узлом, причем гибкую трубу пропускают через герметизирующий узел, а каротажный прибор закрепляют на конце гибкой трубы ниже струйного насоса, в ходе спуска струйного насоса проводят замер фоновых значений геофизических параметров продуктивного пласта, производят установку корпуса струйного насоса в осевом ступенчатом канале опоры и на гибкой трубе спускают в зону продуктивного пласта каротажный прибор, после этого путем подачи по колонне труб в сопло струйного насоса рабочей жидкости создают ряд депрессий в подпакерной зоне скважины, регистрируя при этом дебит скважины и забойное давление, а затем проводят регистрацию геофизических параметров продуктивного пласта, перемещая при этом каротажный прибор при работающем струйном насосе вдоль скважины на гибкой трубе, после чего извлекают струйный насос с гибкой трубой и каротажным прибором из скважины на поверхность.

7. Способ работы по п.6, отличающийся тем, что проводят очистку прискважинной зоны продуктивного пласта с помощью каротажного прибора, создавая акустическое воздействие на продуктивный пласт и откачивая из скважины струйным насосом кольматирующие частицы вместе с пластовым флюидом, а затем извлекают из скважины струйный насос с каротажным прибором и устанавливают в осевом ступенчатом канале опоры блокирующую вставку с последующим запуском скважины в работу фонтанным способом, при этом после прекращения притока фонтанным способом извлекают из опоры блокирующую вставку и устанавливают в осевом ступенчатом канале опоры струйный насос для добычи нефти.

8. Способ работы по п.6, отличающийся тем, что проводят исследование продуктивного пласта, для чего по гибкой трубе через ее перфорированный нижний участок закачивают в скважину жидкость с аномальными физическими свойствами, например, с аномально высоким сечением захвата тепловых нейтронов, или производят химическую обработку прискважинной зоны продуктивного пласта, задавливая химические реагенты в продуктивный пласт, после чего производят исследование продуктивного пласта в режиме депрессии или откачку продуктов реакции из пласта.