скважинный струйный аппарат

Формула изобретения

Скважинный струйный аппарат, содержащий установленный на колонне насосно-компрессорных труб корпус с выполненной в нем приемной камерой и размещенными в корпусе соплом, камерой смешения и диффузором, а колонна труб сообщена с гидравлической полостью пакера, установленного на колонне труб, отличающийся тем, что приемная камера, сопло и камера смешения с диффузором размещены в корпусе со стороны внешней поверхности колонны труб, в корпусе осесимметрично колонне труб выполнен сообщенный с последней перепускной канал и в нем установлена золотниковая втулка с цанговыми лепестками, ниже со стороны входа в сопло в корпусе выполнен сообщенный одновременно с соплом и с гидравлической полостью пакера распределительный канал, параллельно распределительному каналу в корпусе выполнен подводящий канал, сообщенный с приемной камерой, при этом подводящий и распределительный каналы сообщены с колонной труб в зоне установки золотниковой втулки, последняя установлена с возможностью возвратно-поступательного перемещения вдоль перепускного канала и зафиксирована в своем верхнем положении посредством цанговых лепестков и в стенке золотниковой втулки выполнены верхнее и нижнее перепускные отверстия, причем возможность перемещения в нижнее положение предусмотрена при установке в золотниковой втулке сбрасываемого клапана с разделением при этом колонны труб сбрасываемым клапаном под давлением нагнетаемой рабочей жидкой среды на верхнюю и нижнюю зоны и через верхнее перепускное отверстие распределительный канал сообщен с верхней зоной колонны труб, а через нижнее перепускное отверстие подводящий канал сообщен с нижней зоной колонны труб.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области струйной техники, преимущественно к скважинным струйным аппаратам для добычи жидких сред из скважин.

Известен скважинный струйный аппарат, содержащий установленный на колонне насосно-компрессорных труб струйный аппарат с соплом, камерой смешения и диффузором (см., SU, авторское свидетельство, 415410, кл. F 04 F 5/10, опубл. 1971).

Однако при использовании данного скважинного струйного аппарата оказывается только пассивное воздействие на призабойную зону скважины путем создания перепада давления струйным аппаратом и за счет этого обеспечения откачки жидкой среды из скважины, что серьезно ограничивает возможности по интенсификации откачки жидкой среды из скважины.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является скважинный струйный аппарат, содержащий установленный на колонне насосно-компрессорных труб корпус с выполненной в нем приемной камерой и размещенными в корпусе соплом, камерой смешения и диффузором, а колонна труб сообщена с гидравлической полостью пакера, установленного на колонне труб (см. , SU, авторское свидетельство, 107859, кл. F 04 F 5/44, опубл. 1956).

Данный струйный аппарат позволяет проводить различные работы в скважине до момента подачи рабочей среды в сопло струйного аппарата, а затем одновременно с подачей рабочей жидкой среды в сопло струйного аппарата производить установку пакера, что упрощает процесс подготовки струйного аппарата к интенсивной эксплуатации. Однако и эта конструкция не позволяет проводить работы по интенсивному воздействию на призабойную зону пласта, например, рабочим агентом, что, как правило, требует извлечения струйного аппарата из скважины на поверхность и спуска в скважину специального оборудования для проведения работ по повышению производительности скважин. Как следствие, имеют место достаточно большие простои насосного оборудования с соответствующим снижением добычи откачиваемой жидкой среды, в частности нефти.

Задачей, на решение которой направлено настоящее изобретение, является повышение производительности путем обеспечения проведения работ по повышению производительности скважин без извлечения скважинного струйного аппарата из скважины с соответствующим снижением его непроизводительного простоя.

Указанная задача решается за счет того, что в скважинном струйном аппарате, содержащем установленный на колонне насосно-компрессорных труб корпус с выполненной в нем приемной камерой и размещенными в корпусе соплом, камерой смешения и диффузором, колонна труб сообщена с гидравлической полостью пакера, установленного на колонне труб, приемная камера, сопло и камера смешения с диффузором размещены в корпусе со стороны внешней поверхности колонны труб, в корпусе осесимметрично колонне труб выполнен, сообщенный с последней, перепускной канал и в нем установлена золотниковая втулка с цанговыми лепестками, ниже, со стороны входа в сопло, в корпусе выполнен сообщенный одновременно с соплом и с гидравлической полостью пакера распределительный канал, параллельно распределительному каналу в корпусе выполнен подводящий канал, сообщенный с приемной камерой, при этом подводящий и распределительный каналы сообщены с колонной труб в зоне установки золотниковой втулки, последняя установлена с возможностью возвратно-поступательного перемещения вдоль перепускного канала и зафиксирована в своем верхнем положении посредством цанговых лепестков и в стенке золотниковой втулки выполнены верхнее и нижнее перепускные отверстия, причем возможность перемещения в нижнее положение предусмотрена при установке в золотниковой втулке сбрасываемого клапана с разделением при этом колонны труб сбрасываемым клапаном под давлением нагнетаемой рабочей жидкой среды на верхнюю и нижнюю зоны и через верхнее перепускное отверстие распределительный канал сообщен с верхней зоной колонны труб, а через нижнее перепускное отверстие подводящий канал сообщен с нижней зоной колонны труб.

Как показали проведенные исследования, расположение сопла, камеры смешения, диффузора и приемной камеры со стороны внешней поверхности колонны насосно-компрессорных труб и выполнение в зоне размещения струйного аппарата перепускного канала с установленной в нем золотниковой втулкой, фиксируемой в своем верхнем положении с помощью цанговых лепестков позволяет создать однотрубную конструкцию струйного аппарата, что резко снижает гидравлические потери по сравнению с двухтрубными конструкциями, и одновременно позволяет проводить работы по повышению производительности скважины, например, путем проведения гидроимпульсной обработки призабойной зоны скважины с помощью гидроимпульсных устройств, устанавливаемых ниже струйного аппарата на колонне труб. Данная конструкция позволяет с наименьшими гидравлическими потерями производить подачу рабочего агента в гидроимпульсное устройство через золотниковую втулку, которая одновременно предотвращает поступление рабочего агента в проточную часть струйного аппарата, что снижает ее непроизводительные потери и одновременно снижает вероятность засорения проточной части (в первую очередь сопла) струйного аппарата кольматирующими частицами. В тоже время представляется возможность выполнить параллельно расположенными канал для подвода откачиваемой среды - подводящий канал и канал для подвода рабочей жидкой среды в сопло струйного аппарата - распределительный канал, причем последний может быть одновременно использован для подачи жидкой среды в гидравлическую полость пакера, если в качестве последнего будут использованы гидравлический или гидромеханический пакеры. В результате расположенный со стороны внешней поверхности колонны труб струйный аппарат оказывает минимальное гидравлическое сопротивление для протекания среды в период проведения работ с гидроимпульсными устройствами и в тоже время обеспечивать эффективную откачку скважинной жидкой среды во время работы струйного аппарата. Легко извлекаемый из скважины сбрасываемый клапан позволяет быстро менять режим работы установки с откачки на режим гидроимпульсной обработки и обратно, что особенно важно при проведении ремонтных и профилактических работ, поскольку позволяет резко сократить простой.

Таким образом, достигается выполнение поставленной в изобретении задачи - повышение производительности скважинного струйного аппарата путем обеспечения проведения работ по повышению производительности скважин без извлечения скважинного струйного аппарата из скважины с соответствующим снижением его непроизводительного простоя.

На фиг. 1 представлен продольный разрез скважинного струйного аппарата; на фиг. 2 представлен продольный разрез струйного аппарата в зоне выполнения подводящего канала и с установленным сбрасываемым клапаном.

Скважинный струйный аппарат содержит установленный на колонне 1 насосно- компрессорных труб корпус 2 с выполненной в нем приемной камерой 3 и размещенными в корпусе 2 соплом 4 и камерой 5 смешения с диффузором 6, а колонна 1 труб может быть сообщена с гидравлической полостью пакера (не показан на чертеже), установленного на колонне 1 труб ниже струйного аппарата. Приемная камера 3, сопло 4 и камера 5 смешения с диффузором 6 размещены в корпусе 2 со стороны внешней поверхности колонны 1 труб. В корпусе 2 осесимметрично колонне 1 труб выполнен, сообщенный с последней, перепускной канал 7 и в нем установлена золотниковая втулка 8 с цанговыми лепестками 9, ниже, со стороны входа в сопло 4, в корпусе 2 выполнен сообщенный одновременно с соплом 4 и с гидравлической полостью пакера (если пакер выполнен гидравлическим) распределительный канал 10, параллельно распределительному каналу 10 в корпусе 2 выполнен подводящий канал 11, сообщенный с приемной камерой 3, при этом подводящий и распределительный каналы 11 и 10 сообщены с колонной 1 труб в зоне установки золотниковой втулки 8, последняя установлена с возможностью возвратно-поступательного перемещения вдоль перепускного канала 7 и зафиксирована в своем верхнем положении посредством цанговых лепестков 9 и в стенке золотниковой втулки выполнены верхнее и нижнее перепускные отверстия, соответственно 12 и 13, причем возможность перемещения в нижнее положение предусмотрена при установке в золотниковой втулке 8 сбрасываемого клапана 14 с разделением при этом колонны 1 труб сбрасываемым клапаном 14 под давлением нагнетаемой рабочей жидкой среды на верхнюю и нижнюю зоны и через верхнее перепускное отверстие 12 распределительный канал 10 сообщен с верхней зоной колонны 1 труб, а через нижнее перепускное отверстие 13 подводящий канал 11 сообщен с нижней зоной колонны 1 труб.

Скважинный струйный аппарат работает следующим образом.

В случае, если вначале проводится работа по повышению производительности скважины золотниковая втулка 8 находится в своем верхнем положении и зафиксирована относительно колонны 1 труб с помощью цанговых лепестков 9. При этом колонна 1 труб не сообщена с распределительным каналом 10 и подводящим каналом 11. По колонне 1 труб в гидродинамическое устройство (на чертеже не показано), расположенное ниже струйного аппарата, подается рабочий агент, который, истекая из гидродинамического устройства, производит обработку призабойной зоны скважины. После окончания процесса обработки в колонну 1 труб спускается сбрасываемый клапан 14 и в колонну 1 труб подается под напором рабочая жидкая среда. Под действием рабочей жидкой среды сбрасываемый клапан 14 устанавливается в золотниковой втулке 8 и втулка 8 перемещается в свое нижнее положение в перепускном канале 7, при этом колонна 1 труб сбрасываемым клапаном 14 разделяется на верхнюю и нижнюю зоны и верхняя зона колонны 1 труб через верхнее перепускное отверстие втулки 8 сообщается с распределительным каналом 10, а нижняя зона колонны 1 труб через нижнее перепускное отверстие 13 сообщается с подводящим каналом 11, который в свою очередь сообщен с приемной камерой 3 струйного аппарата. В случае, если на колонне 1 труб ниже струйного аппарата установлен гидравлический пакер распределительный канал 7 сообщен с гидравлической полостью пакера. Таким образом, в результате перемещения золотниковой втулки 8 в нижнее положение струйный аппарат переходит в рабочее состояние. Рабочая жидкая среда по колонне 1 труб через верхнее перепускное отверстие 12 золотниковой втулки 8 поступает в распределительный канал 10, из которого жидкая рабочая среда поступает в гидравлическую полость пакера, что вызывает его установку и разделение затрубного пространства скважины на верхнюю и нижнюю зоны, и в сопло 4 струйного аппарата. Истекая из сопла 4, рабочая жидкая среда откачивает жидкую среду, либо жидкую среду с кольматирующими частицами из зоны скважины ниже пакера. В камере 5 смешения рабочая жидкая среда, смешиваясь с откачиваемой средой, передает ей часть своей кинетической энергии и сжимает откачиваемую среду. Далее смесь сред из камеры 5 смешения поступает в диффузор 6 и далее в затрубное пространство скважины выше пакера. По затрубному пространству скважины смесь сред подается на поверхность потребителю откачиваемой из скважины среды.

Данное изобретение может быть использовано для откачки различных жидких сред или сред с примесями твердых частиц (пульп) из скважин, а также может быть использована при ремонте и проведении профилактических работ на скважинах, например, в нефтедобывающей промышленности.