Способ обработки призабойной зоны пласта и струйный насос в составе устройства для осуществления способа
Группа изобретений относится к горному делу, а именно к освоению скважин с применением струйных насосов. Способ включает спуск в скважину устройства, включающего струйный насос и пакер, изоляцию затрубного пространства выше кровли пласта и обработку призабойной зоны в режиме закачки жидкости обработки в продуктивный пласт и в режиме отбора ее из пласта. Струйный насос переводят в режим закачки и осуществляют осевое перемещение корпуса с перекрытием гидравлической связи насоса с надпакерным затрубным пространством. Затем подают жидкость обработки в насосно-компрессорные трубы (НКТ) и далее в пласт. Через технологическое время осевым перемещением корпуса переводят его в режим отбора пластовой жидкости, при котором обеспечивают гидравлическую связь корпуса с надпакерным затрубным пространством и отделяют внутреннюю полость НКТ от подпакерного пространства. Далее осуществляют подачу рабочей жидкости в НКТ, создают область пониженного давления, обеспечивая всасывание пластовой жидкости и через надпакерное затрубное пространство перемещение ее на поверхность. По завершении первой стадии обработки осуществляют последующие стадии в такой же последовательности действий. Струйный насос содержит корпус со сквозным отверстием, каналы подвода рабочей жидкости и отвода пластовой жидкости, сопло, камеру смешения с диффузором и систему переключения режимов работы, включающую герметизирующую втулку, жестко связанную с ней втулку с фигурным пазом, взаимодействующую с полым штоком. Повышается производительность обработки призабойной зоны путем сокращения временных затрат и исключения применения дополнительного оборудования, повышается надежность и обеспечивается безаварийность. 2 н. и 9 з.п. ф-лы, 14 ил.
Изобретение относится к горному делу, а именно к способам и устройствам для освоения скважин различной конструкции, в том числе для селективной обработки призабойной зоны пласта, с использованием технологии обработки продуктивного пласта в несколько стадий за одну спуско-подъемную операцию и с применением струйных насосов.
В связи с растущей потребностью в освоении глубоких вертикальных скважин и горизонтальных/наклонно-направленных скважин возникает необходимость в оптимизации технологических мероприятий, в частности при проведении освоения призабойной зоны продуктивного пласта (далее ОПЗ) последовательно за несколько стадий, а также модернизации скважинного оборудования. Повышение технологической и экономической эффективности ОПЗ может обеспечить сокращение времени проведения технологических мероприятий, частности при многостадийной обработке продуктивного пласта за одну спуско-подъемную операцию.
Процесс многостадийной обработки продуктивного пласта за одну спуско-подъемную операцию с использованием струйных насосов представляет собой последовательное выполнение циклов, состоящих из попеременного чередования закачки в текущий интервал пласта кислотного состава и отбора струйным насосом продуктов реакции. Таким образом, струйный насос должен обеспечить работу в двух режимах:
- режим закачки, при котором корпус насоса герметичен и через него без потерь прокачивается жидкость непосредственно в пласт.
- рабочий режим, при котором подача в насос рабочей жидкости под давлением обеспечивает эжекционный отбор продуктов реакции из пласта и вынос их из скважины на поверхность.
Известны скважинные струйные насосы, в конструкции присутствует герметизирующая втулка, которая в положении закачки составов герметично перекрывает все циркуляционные каналы в корпусе струйного насоса и закачка производится по открытому центральному каналу через втулку. Для перевода такого насоса в рабочее положение с поверхности внутрь НКТ сбрасывают насосную вставку, которая смещает герметизирующую втулку вниз и встает на ее место и приводит насос в готовность к отбору жидкости (патенты РФ 2188342, 2248470, 2384755, 147342).
Из уровня техники известен способ обработки призабойной зоны пласта с использованием гидродинамического оборудования (патент РФ №2485299, публ 20 06.2013, бюлл. №17). Представленный в патенте способ обработки включает спуск в скважину корпуса с каналом для сообщения с межтрубным пространством, закрытым опорной втулкой, изоляцию межтрубного пространства от внутреннего объема колонны насосно-компрессорных труб выше кровли продуктивного пласта, закачку технологических жидкостей в продуктивный пласт, создание депрессии и откачку пластовой среды при регулируемом с помощью струйного насоса забойном давлении. Ниже корпуса устанавливают регулятор расхода. Рабочую жидкость закачивают через опорную втулку и регулятор расхода. Регистрируют приемистость призабойной зоны пласта, по величине которой определяют объем рабочей жидкости для продавки в пласт технологических жидкостей. Затем через опорную втулку и регулятор расхода закачивают технологические жидкости в пласт и продавливают вышеопределенным объемом рабочей жидкости, при этом регистрируют приемистость призабойной зоны пласта, по величине которой устанавливают диаметры сопла и камеры смешения струйного насоса для достижения оптимальной производительности при откачке пластовой среды. Затем спускают в скважину струйный насос и откачивают жидкость из пласта. Способ реализуется с помощью скважинной установки, в составе которой установленные на НКТ, хвостовик, пакер с якорем, регулятор давления, корпус и пусковя муфта с обратным клапаном. Корпус содержит на входе седло корпуса, центральный канал с седлом, приемную камеру. Внизу центрального канала установлен стопор и дроссель. Приемная камера сообщена с пространством под корпусом каналом для откачивания среды. Выше седла центрального канала установлено седло для обратного клапана, а для сообщения с межтрубным пространством установлен канал. В корпусе установлена в верхнем положении опорная втулка с проходным каналом, седлом и уплотнительными кольцами на внешней поверхности переменного диаметра. Спускаемый внутри НКТ 1 струйный насос содержит корпус, внутри которого установлены сопло, камера смешения и диффузор, а снаружи - подвижные клапан для седла корпуса и клапан для седла проходного канала, а также неподвижный клапан для седла центрального канала. Между соплом и камерой смешения выполнены приемные окна и окна, сообщенные с диффузором. Корпус струйного насоса снабжен обратным клапаном и соединен с фильтром, на котором установлены центраторы и наконечник, снабженный обратным клапаном. В хвостовике установлен регулятор расхода.
Наиболее близким техническим решением является скважинная струйная установка для знакопеременного гидродинамического воздействия на прискважинную зону пласта, предназначенная для испытания и освоения скважин (патент РФ 2222717, публ. 27.01 2002 г., бюлл №3). Скважинная струйная установка содержит смонтированные снизу-вверх на колонне труб входную воронку с хвостовиком, пакер с выполненным в нем центральным каналом и струйный насос. В корпусе насоса установлены активное сопло и камера смешения с диффузором, а также выполнены канал подвода рабочего агента и канал подвода откачиваемого из скважины флюида. Кроме того, в корпусе насоса установлен переключатель направления потока рабочего агента. Переключатель выполнен в виде сменной функциональной полой профилированной вставки в форме гильзы. В боковой стенке вставки выполнены отверстия. Стенка вставки сообщается со стороны выхода из нее с каналом подвода флюида, откачиваемого из скважины. В верхней своей части вставка снабжена подпружиненным относительно нее клапаном, выполненным в виде цилиндрической обечайки, охватывающей вставку. В стенке обечайки выполнены отверстия. В верхнем положении клапана отверстия обечайки совмещены с отверстиями боковой стенки вставки. Через эти отверстия полая вставка со стороны входа в нее подключена к внутренней полости колонны труб. Длина переключателя не меньше 1,2 его внешнего максимального диаметра. Выход струйного насоса подключен к затрубному пространству колонны труб Сопло струйного насоса через канал подвода рабочего агента подключено к внутренней полости колонны труб выше вставки. Канал отвода откачиваемого из скважины флюида подключен к внутренней полости колонны труб ниже пакера.
Способ работы установки заключается в том, что спускают установку в скважину
Устанавливают пакер и струйный насос над кровлей продуктивного пласта и производят распакеровку пакера. После этого с помощью насосного агрегата периодически подают рабочий агент в сопло струйного насоса, работу которого осуществляют в следующем режиме: резко подают рабочий агент в сопло струйного насоса при заданном давлении насосного агрегата и создают за несколько секунд депрессию на продуктивный пласт. Поддерживают действие этой депрессии на пласт в течение 2 до 20 мин путем постоянной подачи рабочего агента в сопло струйного насоса при заданном давлении насосного агрегата. Затем с помощью каротажного кабеля поднимают клапан в верхнее положение. Скачкообразно за несколько секунд создают репрессию на пласт в виде гидроудара, воздействуя давлением рабочего агента из колонны труб. Гидроудар направляют в сторону продуктивного пласта, что приводит к срыву с места частиц кольматанта, находящегося в поровых каналах и образованию в прискважинной зоне продуктивного пласта микротрещин. Создают давление рабочего агента на продуктивный пласт больше пластового давления. Затем резко переключают подачу всего рабочего агента в сопло струйного насоса путем возвращения клапана в исходное нижнее положение и перекрытия клапаном отверстий вставки. Это позволяет повторить описанный выше цикл воздействия на прискважинную зону продуктивного пласта депрессией и затем репрессией. Количество циклов "депрессия + репрессия" определяют по степени восстановления проницаемости прискважинной зоны продуктивного пласта путем периодического проведения контрольных замеров дебита скважины до и в процессе циклического воздействия на прискважинную зону продуктивного пласта. Если за два последних контрольных замера производительность скважины не увеличилась, то работу прекращают.
Недостатками известной струйной установки является то, что в верхнем положении клапана переключателя, соответствующем закачке рабочего агента в продуктивный пласт, корпус струйного насоса не является полностью герметичным, так как имеется сообщение внутренней полости насоса с надпакерным затрубным пространством через сопло насоса и смеситель (камеру смешения).
Недостаточная герметичность способствует проникновению агрессивной среды (кислоты) в надпакерное затрубное пространство и длительным воздействием может повредить стенки скважины. Либо для обеспечения прокачки кислоты в продуктивный пласт необходимо дополнительно обеспечить закрытие на устье скважины затрубное пространство. В такой ситуации создаются условия, при которых давление закачки будет воздействовать на всю скважину и будет ограничено давлением опрессовки эксплуатационной колонны, с учетом того, что зачастую кислоту продавливают в пласт под давлением достигающим 200 атм, а давление опрессовки эксплуатационной колонны 100-120 атм. Таким образом, закачивать кислоту через данный струйный насос достаточно проблематично, а в некоторых случаях невозможно.
Еще одним недостатком является то, что струйная установка спускается в скважину с уже установленным переключателем. Такая конструкция устройства определяет необходимость перед началом работ заловиться геофизическим кабелем за верхнюю часть клапана переключателя для обеспечения его перемещения. Процесс зацепления кабеля за переключатель не только технологически усложняет способ, но и допускает отрицательный результат по зацеплению. Кроме этого после окончания работ перед подъемом насоса на поверхность необходимо отсоединить кабель от переключателя и полностью извлечь кабель из насосно-компрессорной трубы. При этом процесс отсоединения цангового ловителя так же может иметь отрицательный результат, так как связан со срезанием предохранительного штифта. В этой связи отсоединение может закончиться обрывом кабеля и аварией в связи с оставлением его частей внутри насосно-компрессорной трубы.
Также недостатком является то, что для поднятия клапана переключателя используют геофизический кабель. Для манипуляций с геофизическим кабелем необходимо привлечение партии геофизиков и значительные временные затраты на спуск и подъем геофизического кабеля.
Задачей, на решение которой направлена настоящая группа изобретений, является создание эффективной многостадийной технологии обработки продуктивного пласта с использованием устройства, содержащего струйный насос.
Техническим результатом является повышение производительности обработки призабойной зоны пласта, за счет сокращения технологического времени и исключения операций, требующих применение дополнительного оборудования и выполнения, связанных с ним, спуско-подъемных операций.
Другим техническим результатом является создание устройства, обеспечивающего надежную и безаварийную работу в условиях многостадийной обработки призабойной зоны продуктивного пласта за одну спуско-подъемную операцию.
Технический результат достигается тем, что способ обработки призабойной зоны пласта включает спуск в скважину устройства, в составе струйного насоса и пакера, изоляцию затрубного пространства выше кровли пласта, и обработку призабойной зоны пласта в режиме закачки жидкости обработки в продуктивный пласт и в режиме отбора пластовой жидкости. Заявляемый для патентования способ отличается от известного тем, что осуществляют фиксацию устройства в скважине с помощью пакера, содержащего якорь.
Далее струйный насос переводят в режим закачки рабочей жидкости и осуществляют осевое перемещение корпуса струйного насоса. При этом через жестко соединенные пакер, полый шток, втулку с фигурным пазом и герметизирующую втулку, перекрывают гидравлическую связь струйного насоса с надпакерным затрубным пространством.
Затем под давлением подают жидкость обработки в насосно-компрессорные трубы, жестко связанные с корпусом струйного насоса и далее в пласт, подлежащий обработке.
Через технологическое время осевым перемещением корпуса струйного насоса переводят струйный насос в режим отбора пластовой жидкости, при котором обеспечивают гидравлическую связь корпуса насоса с надпакерным затрубным пространством и отделяют внутренюю полость НКТ от подпакерного пространства.
Далее осуществляют подачу рабочей жидкости в насосно-компрессорные трубы, создают с помощью сопла, диффузора и камеры смешения область пониженного давления, обеспечивая всасывание пластовой жидкости во внутренние полости устройства и далее, через надпакерное затрубное пространство перемещение ее на поверхность.
По завершении первой стадии обработки, осуществляют последующие стадии в такой же последовательности действий, обеспечивая поочередное переключение режимов струйного насоса. По завершении обработки призабойной зоны пласта обеспечивают выравнивание давления в полости насосно-компрессорных труб и в подпакерном пространстве, затем деактивируют пакер и извлекают устройство из скважины.
Перед переключением струйного насоса из одного режима в другой его предварительно переводят в промежуточное положение, которое достигается перемещением корпуса вверх, а включение очередного режима - движением корпуса вниз и опорой части веса НКТ на пакер.
Для определения режима работы струйного насоса осуществляют опрессовку надпакерного затрубного пространства и по изменению давления в нем судят о положении корпуса насоса относительно герметизирующей втулки, определяющим режим его работы. Для выравнивания давления между полостью насосно-компрессорных труб и подпакерным затрубным пространством струйный насос переключают в режим закачки, обеспечивая переток жидкой среды из НКТ в подпакерное пространство.
Технический результат также достигается тем, что струйный насос в составе устройства для осуществления способа содержит корпус, жестко соединенный с колонной насосно-компрессорных труб, имеющий сквозное отверстие, каналы подвода рабочей жидкости и отвода пластовой жидкости, сопло, камеру смешения с диффузором и систему переключения режимов работы. Струйный насос отличает то, что в сквозном отверстии корпуса с возможностью осевого перемещения относительно корпуса установлен полый шток.
Шток посредством элемента, закрепленного в нем, связан с системой переключения режимов работы насоса в составе втулки с фигурным пазом и жестко связанной с ней герметизирующей втулки, герметизирующая втулка снабжена радиальными отверстиями и разделяющей их перегородкой, которые при работе струйного насоса в режиме закачки, имеют выход в образованную корпусом и втулкой кольцевую полость.
Кроме того, струйный насос дополнительно снабжен обратным клапаном, обеспечивающим при работе струйного насоса в режиме отбора доступ пластовой жидкости через радиальные отверстия герметизирующей втулки и открытый гидравлический канал, соединяющий обратный клапан и диффузор с камерой смешения, в канал отвода пластовой жидкости в надпакерное затрубное пространство.
Обратный клапан струйного насоса образован седлом и шариком. Полость над седлом связана с гидравлическим каналом, а полость под седлом снабжена дополнительным каналом с возможностью соединения с радиальными отверстиями герметизирующей втулки, расположенными под перегородкой.
Элемент, соединяющий полый шток и втулку с фигурным пазом является пальцем, установленным в проточке, выполненной во внутренней поверхности полого штока, при этом палец закреплен в отверстиях кольца, которое установлено в проточке полого штока, с возможностью вращения. Фигурный паз выполнен на внешней поверхности втулки.
Длина хода штока ограничивается кольцевыми выступами, которыми снабжены внешняя поверхности штока и внутренняя поверхность корпуса струйного насоса.
Заявляемый способ позволяет организовать технологическую последовательность действий, осуществляющих многостадийную обработку призабойной зоны продуктивного пласта за одну спуско-подъемную операцию. При этом отсутствует необходимость использования дополнительного регистрирующего или воздействующего на пласт оборудования, а также оборудования для выравнивания давления в НКТ и в подпакерном пространстве, требующего осуществления дополнительных спускоподъемных операций на геофизическом или каротажном кабеле, которые существенно увеличивают затраты технологического времени.
Каждая стадия обработки пласта, основана на двух основных технологических операциях, осуществляемых струйным насосом: работы в режиме закачки жидкости обработки и работы в режиме отбора пластовой жидкости. Переключение режимов осуществляется струйным насосом в составе устройства для осуществления способа, установка которого осуществляется за одну спуско-подъемную операцию, при этом возможно проводить любое технологически необходимое число стадий, что обеспечивает высокую суточную производительность способа и исключить случайные внеплановые действия, связанные с использованием доставки дополнительного технологического оборудования.
Использование системы переключения режимов работы струйного насоса в составе герметизирующей втулки, жестко соединенной с ней втулки с фигурным пазом, которые взаимодействуют с неподвижно закрепленным полым штоком, связанным с подвижным относительно штока корпусом насоса, обеспечивает переключение режимов кратковременным осевым перемещением насосно-компрессорных труб, что также экономит технологическое время. Кроме того, обеспечение перевода струйного насоса в промежуточное положение перед каждой сменой режима работы также кратковременным осевым перемещением насосно-компрессорных труб в пределах величины хода штока обеспечивает безаварийную и надежную работу всего устройства. Кроме того, такое же переключение струйного насоса в режим закачки рабочей жидкости после окончания обработки с целью обеспечения выравнивания давления между насосно-компрессорных труб и областью низкого давления в подпакерном затрубном пространстве снижает риск возникновения аварийных ситуаций при извлечении устройства из скважины.
При проведении информационного поиска заявляемая совокупность признаков выявлена не была, что позволяет предположить соответствие заявляемых технических решений критерию «изобретательский уровень».
На Фиг. 1 представлен общий вид устройства для проведения способа освоения призабойной зоны в составе струйного насоса и пакера; на фиг. 2 - струйный насос в разрезе в режиме закачки; на фиг. 3 - развертка фигурного паза, иллюстрирующая положение пальцев штока в режиме закачки струйного насоса; на фиг. 4 - общий вид втулки с фигурным пазом; на фиг. 5 - струйный насос в разрезе в промежуточном положении; на фиг. 6 - развертка фигурного паза, иллюстрирующая движение пальцев штока переходе струйного насоса в промежуточное положение; на фиг. 7 - струйный насос в разрезе в режиме отбора жидкости; на фиг. 8 - развертка фигурного паза, иллюстрирующая движение пальцев штока при переходе струйного насоса в режим отбора жидкости; на фиг. 9 - струйный насос в разрезе в промежуточном положении; на фиг. 10 - развертка фигурного паза, иллюстрирующая движение пальцев штока переходе струйного насоса в промежуточное положение; на фиг. 11 - струйный насос в разрезе в режиме закачки жидкости; на фиг. 12 - развертка фигурного паза, иллюстрирующая движение пальцев штока при переходе струйного насоса в режим закачки жидкости; на фиг. 13 - иллюстрация движения жидкости через струйный насос в режиме закачки при закачке кислоты и при выравнивании давления между полостью НКТ и подпакерным пространством перед срывом пакера; на фиг. 14 - движение жидкости через насос в режиме отбора.
Устройство для осуществления способа обработки призабойной зоны продуктивного пласта, спускаемое в скважину на насосно-компрессорной трубе 1 состоит из струйного насоса 2 и проходного пакера 3 (фиг. 1). Струйный насос содержит полый цилиндрический корпус 4, в котором с возможностью осевого перемещения размещена герметизирующая втулка 5, снабженная глухой перегородкой 6, и установлен полый шток 7. С двух сторон перегородки 6 герметизирующей втулки выполнены радиальные отверстиями 8 и 9. В корпусе 4 установлены обратный клапан 10 с седлом 11 и шариком 12 с образованием канала 13, а также сопло 14 и диффузор 15 с образованием канала 16 и камеры смешения 17, сообщающейся с затрубным пространством через диффузор 15. Обратный клапан 10 соединен с камерой смешения 17 гидравлическим каналом 18, расположенным над седлом 11. Обратный клапан не только обеспечивает доступ пластовой жидкости в канал отвода в надпакерное затрубное, но и сохраняет созданную на пласт депрессию при прекращении подачи рабочей жидкости в насос. На внутренней поверхности корпуса, выполнена проточка, образующая кольцевую полость 19, которая герметизируется уплотнениями 20 и 21. Канал 16 к соплу 14 изолирован уплотнениями 22 и 20, а канал 13 обратного клапана 10 изолирован уплотнениями 21 и 23, установленными на внутренней поверхности корпуса 4 (фиг. 2).
Герметизирующая втулка 5 жестко связана, например, резьбовым соединением с установленной с возможностью осевого перемещения в полом штоке 7 втулкой 24, на внешней поверхности которой, выполнен фигурный паз 25 (фиг. 2, 3, 4). На внутренней поверхности штока 7 выполнена кольцевая проточка 26, в которой установлено с возможностью вращения кольцо 27. В радиальных отверстиях (на чертеже не показаны) кольца 27 оппозитно закреплены пальцы 28, взаимодействующие с фигурным пазом 25 втулки 24 (Фиг. 4). На внешней поверхности штока 7 выполнены кольцевой выступ 29, ограничивающий перемещение штока при упоре на корпус 4, и продольные пазы 30, а на внутренней поверхности штока 7 выполнен кольцевой выступ 31, ограничивающий перемещение втулки 24. Кроме того, на внутренней поверхности корпуса 4 имеется кольцевой выступ 32 и выполнены углубления 33, в которых закреплены оппозитно расположенные пальцы 34, входящие в зацепление с продольными пазами 30, при этом обеспечивается осевое перемещение полого штока 7 внутри корпуса 4, исключая поворот полого штока 7. Кольцевые выступы 29 и 32 определяют величину хода Н полого штока 7.
Полый шток 7 жестко связан с проходным пакером 3, снабженным элементами для фиксации устройства в эксплуатационной колонне. Например, в устройстве может быть применен «Пакер гидромеханический» серии ПС, который содержит два якоря: гидравлический и механический и используется для гидравлического разрыва пласта (ГРП), тампонажных работ, кислотной обработки, испытания пласта, обнаружения негерметичности обсадной колонны. (https://packer-tools.ru/catalog/packer_ps.html).
Струйный насос в составе устройства для реализации способа работает в двух основных режимах: в режиме закачки, например, кислоты и в режиме отбора пластовой жидкости. В режиме закачки втулка 24 с фигурным пазом 25 и жестко соединенная с ней герметизирующая втулка 5, перекрывающая канал 13 обратного клапана и канал 16 к соплу, находятся в самом верхнем положении относительно корпуса струйного насоса (Фиг. 2, 11, 12 и 13).
В режиме отбора пластовой жидкости герметизирующая втулка 5 находится в среднем положении относительно корпуса 4 и ее перегородка 6 располагается на уровне уплотнений 21, а радиальные отверстия 9 совмещены с каналом 13 обратного клапана 10 (Фиг. 7 и 14).
Для обеспечения надежного циклического переключения насоса соотношение длин ходов подвижных частей устройства должно быть следующим:
Н=S+L1, где
Н - величина хода полого штока 7;
S - величина хода пальцев 28 по пазу 25 из положения А в положение В;
L1 - максимальная величина хода герметизирующей втулки 5 и жестко соединенной с ней втулки 24 при переключении из режима закачки в промежуточное положение (Фиг. 5 и 6),
а так же:
Н=D+L2, где
D - величина хода пальцев 28 по пазу 25 из положения В в положение С;
L2 - минимальная величина хода герметизирующей втулки 5 и, жестко соединенной с ней, втулки 24 при переключении насоса из промежуточного положения в режим отбора (Фиг. 7 и 8).
В результате цикличной смены режимов при переключении насоса, среднее положение втулки 14 и герметизирующей втулки 5 предшествует как режиму закачки, так и режиму отбора. В промежуточном положении струйного насоса втулка 14 и герметизирующая втулка 5 находятся в нижнем положении относительно корпуса 4 (Фиг. 5).
Способ и работа устройства реализуются следующим образом.
Спуск в скважину устройства в составе струйного насоса 2 и пакера 3 осуществляют с помощью насосно-компрессорных труб 1 (далее НКТ), устанавливают устройство над кровлей продуктивного пласта. Далее вращательным движением устройства активируют пакер 3, фиксируя его в скважине и герметично отделяя надпакерное и подпакерное затрубное пространство, частично разгружая вес НКТ 1 на пакер 3, при этом подпакерное затрубное пространство гидравлически сообщается с продуктивным пластом, подлежащим обработке. Затем, осуществляют опрессовку надпакерного затрубного пространства, нагнетая в него рабочую жидкость под давлением, достигающим величины, например, 50 атм. и по снижению давления в течение технологического времени определяют, что положение герметизирующей втулки 5 относительно корпуса 4 соответствует режиму отбора пластовой жидкости.
Далее осуществляют первоначальный отбор пластовой жидкости в объеме, например, 9 м3 и вычисляют приток, который получился в объеме 18 м3/сут. С полученным значением первоначальной скорости притока сравнивают скорость притока последующих отборов, совершенных после кислотной обработки для оценки ее эффективности.
Если изначально положение втулок 5 и 14 относительно корпуса 4 определяли работу струйного насоса в режиме отбора пластовой жидкости, то осуществляют перевод в режим закачки раствора Для этого осуществляют однократный подъем и опускание НКТ 1 на расстояние, соответствующее величине хода штока 7 «Н». При этом движении полый шток 7, жестко соединенный пакером 3, является неподвижным, а корпус 4 струйного насоса, жестко соединенный с НКТ 1, поднимается вверх до тех пор, пока выступ 32, выполненный на внутренней поверхности корпуса 4, не упрется в кольцевой выступ 29, выполненный на внешней поверхности штока 7. Одновременно с корпусом 4 перемещается зажатая уплотнениями 20, 21, 22 и 23 герметизирующая втулка 5 и жестко соединенная с ней втулка 24 с фигурным пазом 25. Кольцо 27 зафиксированное от осевого смещения и установленное в кольцевой проточке 26 штока 7 с возможностью вращения обеспечивает перемещение пальцев 28 по фигурному пазу 25. Пальцы 28, установленные в кольце 27, находятся в положении «В» фигурного паза 25, что соответствует промежуточному положению струйного насоса (фиг. 5 и 6).
Далее струйный насос переводят в режим закачки раствора. Для этого НКТ 1 перемещают вниз на величину хода «Н» и частично разгружают ее вес на пакер 3. При этом движении полый шток 7 до конца входит в корпус 4 и упирается в его внутреннюю поверхность, а пальцы 28 перемещаются из положения «В» фигурного паза 25 в положение «А» (Фиг. 11 и 12).
После установки струйного насоса в режим закачки с поверхности в полость НКТ 1 подают раствор, например, соляной кислоты (HCL 15%) в объеме 6 м3, который выдерживают два часа (Фиг. 13). Раствор 37 попадает в корпус 4 и, продвигаясь в полости герметизирующей втулки 5, в обход через радиальные отверстия 8, кольцевую полость 19 и радиальные отверстия 9, проникает через втулку 24 в полый шток 7, проходной пакер 3 и далее в подпакерное пространство к призабойной зоне продуктивного пласта (Фиг. 13).
После закачки кислоты производят подъем НКТ 1 на величину хода «Н» и переводят струйный насос в промежуточное положение, при этом полый шток 7 остается неподвижным, а корпус 4 поднимается вместе с НКТ 1 до упора выступа 32 на внутренней поверхности корпуса в кольцевой выступ 29 штока. Одновременно с корпусом 4 поднимается герметизирующая втулка 5 и втулка 24, при этом палец 28, оказывается в точке «В» фигурного паза 25, что соответствует промежуточному положению струйного насоса (Фиг. 5 и 6).
Далее струйный насос переводят в режим отбора пластовой жидкости. Для этого НКТ 1 опускают на величину хода «Н» и разгружают ее вес на пакер 3. Полый шток 7 входит в корпус 4 насоса, при этом жестко связанная с ним втулка 24 и герметизирующая втулка 5 продвигаются относительно корпуса до тех пор, пока втулка 24 не упрется в кольцевой выступ 31 на внутренней поверхности штока 7. При таком положении герметизирующей втулки 5, ее перегородка 6 находится на одном уровне с уплотнениями, а радиальные отверстия 9 совмещены с каналом 13 обратного клапана 10. Пальцы 28, занимают положение в точке «С» фигурного паза 25, при этом усилие от давления рабочей жидкости 36 при ее закачке со стороны втулки 24 воспринимает на себя кольцевой выступ 31 (Фиг. 7 и 8).
После установки струйного насоса в режим отбора осуществляют нагнетание под давлением рабочей жидкости 36 в полость НКТ 1. Рабочая жидкость 36, поступая в корпус 4, герметизирующую втулку 5 и канал 16, разгоняется в сопле 14 и попадает в камеру смешения 17, в которой возникает пониженное давление - эжекция. Пластовая жидкость 37 под действием эжекции всасывается из подпакерного пространства через пакер 3 в полый шток 7 струйного насоса и в герметизирующую втулку 5, из которой через радиальные отверстия 9 попадает в канал 11 обратного клапана 10. Под действием пластовой жидкости шарик 12 смещается с седла 11, открывая доступ к гидравлическому каналу 18, через который пластовая жидкость 37 попадает в камеру смешения 17, смешивается с рабочей жидкостью и в виде смеси поднимается на поверхность по надпакерному затрубному пространству. Отбор пластовой жидкости осуществляют в объеме 9 м3. В результате первой стадии обработки призабойной зоны продуктивного пласта скорость притока, вызванного струйным насосом, составила 26 м3/сут.
После второй стадии обработки призабойной зоны продуктивного пласта в такой же последовательности действий скорость притока увеличилась до 36 м3/сут.
Перед извлечением устройства из скважины осуществляют выравнивание давления в полости НКТ 1 и в подпакерном пространстве. Для этого струйный насос переводят в промежуточное положение (Фиг. 9 и 10) и далее режим закачки рабочей жидкости (Фиг. 13) и осуществляют нагнетание рабочей жидкости в НКТ 1.
При этом происходит переток рабочей жидкости 35 через корпус 4, герметизирующую втулку 5, радиальные отверстия 8 и 9, кольцевую полость 19, втулку 24, полый шток 7 и пакер 3 в созданную струйным насосом область пониженного давления, находящуюся в подпакерном пространстве.
Технологическое время закачки кислотного раствора зависит от объема закачиваемой жидкости, от производительности насоса и от геологических свойств пласта Время отбора пластовой жидкости зависит от необходимого объема отбираемой пластовой жидкости, от давления и расхода рабочей жидкости перед соплом струйного насоса.
Работа устройства с использованием переменного переключения стадии закачки в стадию отбора с переводом струйного насоса в промежуточные положения осуществляется до окончания полной обработки призабойной зоны продуктивного пласта.
По завершении обработки пакер 3 деактивируют, и устройство извлекают из скважины.
Таким образом, заявляемая группа изобретений обеспечивает создание эффективной многостадийной технологии обработки продуктивного пласта с использованием надежного устройства, содержащего струйный насос, обеспечивающий высокую производительность способа обработки призабойной зоны продуктивного пласта, за счет существенной экономии технологического времени и снижение риска аварийных ситуаций.
1. Струйный насос для обработки призабойной зоны пласта, содержащий корпус, жестко соединенный с колонной насосно-компрессорных труб (НКТ), имеющий сквозное отверстие, каналы подвода рабочей жидкости и отвода пластовой жидкости, сопло, камеру смешения с диффузором, при этом струйный насос снабжен системой переключения режимов работы, отличающийся тем, что в сквозном отверстии корпуса с возможностью осевого перемещения относительно корпуса установлен полый шток, связанный посредством по крайней мере одного элемента, закрепленного в штоке, с системой переключения режимов работы насоса в составе втулки с фигурным пазом и жестко связанной с ней герметизирующей втулки, снабженной радиальными отверстиями и разделяющей их перегородкой, которые при работе струйного насоса в режиме закачки имеют выход в образованную корпусом и втулкой кольцевую полость, кроме того, струйный насос дополнительно снабжен обратным клапаном, обеспечивающим при работе струйного насоса в режиме отбора доступ пластовой жидкости через радиальные отверстия герметизирующей втулки и открытый гидравлический канал, соединяющий обратный клапан и диффузор с камерой смешения, в канал отвода пластовой жидкости в надпакерное затрубное пространство.
2. Струйный насос по п. 1, отличающийся тем, что обратный клапан образован седлом и шариком, причем полость над седлом связана с гидравлическим каналом, а полость под седлом снабжена дополнительным каналом с возможностью соединения с радиальными отверстиями герметизирующей втулки, расположенными под перегородкой.
3. Струйный насос по п. 1, отличающийся тем, что элемент, соединяющий полый шток и втулку с фигурным пазом, является пальцем, установленным в проточке, выполненной во внутренней поверхности полого штока.
4. Струйный насос по п. 3, отличающийся тем, что палец, контактирующий с втулкой с фигурным пазом, закреплен в отверстиях кольца, установленного в проточке полого штока с возможностью вращения.
5. Струйный насос по п. 1, отличающийся тем, что фигурный паз выполнен на внешней поверхности втулки.
6. Струйный насос по п. 1, отличающийся тем, что длина хода штока ограничивается кольцевыми выступами, которыми снабжены внешняя поверхность штока и внутренняя поверхность корпуса струйного насоса.
7. Способ обработки призабойной зоны пласта, включающий спуск в скважину устройства в составе струйного насоса по п. 1 и пакера, изоляцию затрубного пространства выше кровли пласта и обработку призабойной зоны пласта в режиме закачки жидкости обработки в продуктивный пласт и в режиме отбора пластовой жидкости, отличающийся тем, что осуществляют фиксацию устройства в скважине с помощью пакера, содержащего якорь, далее струйный насос переводят в режим закачки рабочей жидкости, осуществляя осевое перемещение корпуса струйного насоса, при этом через жестко соединенные пакер, полый шток, втулку с фигурным пазом и герметизирующую втулку перекрывают гидравлическую связь струйного насоса с надпакерным затрубным пространством, затем под давлением подают жидкость обработки в НКТ, жестко связанные с корпусом струйного насоса, и далее в пласт, подлежащий обработке, через технологическое время осевым перемещением корпуса струйного насоса переводят струйный насос в режим отбора пластовой жидкости, при котором обеспечивают гидравлическую связь насоса с надпакерным затрубным пространством и отделяют внутреннюю полость НКТ от подпакерного пространства, далее осуществляют подачу рабочей жидкости в НКТ, создают с помощью сопла, диффузора и камеры смешения область пониженного давления, обеспечивая всасывание пластовой жидкости во внутренние полости устройства, и далее через надпакерное затрубное пространство перемещение ее на поверхность, по завершении первой стадии обработки осуществляют последующие стадии в такой же последовательности действий, обеспечивая поочередное переключение режимов струйного насоса, по завершении обработки призабойной зоны пласта обеспечивают выравнивание давления в полости НКТ и в подпакерном пространстве, затем деактивируют пакер и извлекают устройство из скважины.
8. Способ по п. 7, отличающийся тем, что перед переключением струйного насоса из одного режима в другой его предварительно кратковременным осевым перемещением корпуса струйного насоса переводят в промежуточное положение.
9. Способ по п. 8, отличающийся тем, что промежуточное положение струйного насоса достигается перемещением корпуса вверх, а включение очередного режима - движением корпуса вниз и опорой части веса НКТ на пакер.
10. Способ по п. 7, отличающийся тем, что для определения режима работы струйного насоса осуществляют опрессовку надпакерного затрубного пространства и по изменению давления в нем судят о положении корпуса насоса относительно герметизирующей втулки, определяющем режим его работы.
11. Способ по п. 7, отличающийся тем, что для выравнивания давления между полостью НКТ и подпакерным затрубным пространством струйный насос переключают в режим закачки, обеспечивая переток жидкой среды из НКТ в подпакерное пространство.
