скважинная струйная установка для испытания и освоения скважин

Формула изобретения

Скважинная струйная установка для испытания и освоения скважин, 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 пространству, окружающему колонну труб, вход канала подвода откачиваемой среды струйного насоса подключен к внутренней полости колонны труб ниже герметизирующего узла, а вход канала подачи рабочей среды в активное сопло подключен к внутренней полости колонны труб выше герметизирующего узла, отличающаяся тем, что диаметр канала подачи рабочей среды не меньше диаметра камеры смешения, диаметр проходного канала ниже посадочного места не менее чем на 0,8 мм меньше его диаметра выше посадочного места, диаметр герметизирующего узла не менее чем на 1,6 мм меньше диаметра внутренней полости труб, диаметр осевого канала в герметизирующем узле не менее чем на 0,009 мм больше диаметра кабеля, диаметр излучателя и приемника-преобразователя физических полей не менее чем на 1,6 мм меньше диаметра проходного канала ниже посадочного места, диаметр проходного канала пакера больше диаметра излучателя и преобразователя физических полей не менее чем на 1,6 мм, а излучатель и приемник-преобразователь физических полей выполнен с возможностью его работы в подпакерной зоне как при работающем струйном насосе, так и при его остановке.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области насосной техники, преимущественно к скважинным насосным установкам для добычи и интенсификации притока 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. SU 1668646 А1, Е 21 В 43/27, 07.08.1991).

Данная установка позволяет проводить откачку из скважины различных добываемых сред, например нефти, с одновременной обработкой добываемой среды и прискважинной зоны пласта, однако расположение струйного насоса выше герметизирующего узла не всегда позволяет выполнить каналы подвода откачиваемой среды с оптимальным соотношением к диаметру каналов подачи рабочей среды, что в ряде случаев сужает область использования данной установки.

Наиболее близкой к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является скважинная струйная установка для испытания и освоения скважин, 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 пространству, окружающему колонну труб, вход канала подвода откачиваемой среды струйного насоса подключен к внутренней полости колонны труб ниже герметизирующего узла, а вход канала подачи рабочей среды в активное сопло подключен к внутренней полости колонны труб выше герметизирующего узла (см. патент RU 2059891 С1, кл. F 04 F 5/02, 10.05.1996).

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 для испытания и освоения скважин 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 пространству, окружающему колонну труб, вход канала подвода откачиваемой среды струйного насоса подключен к внутренней полости колонны труб ниже герметизирующего узла, а вход канала подачи рабочей среды в активное сопло подключен к внутренней полости колонны труб выше герметизирующего узла, при этом диаметр канала подачи рабочей среды не меньше диаметра камеры смешения, диаметр проходного канала ниже посадочного места не менее чем на 0,8 мм меньше его диаметра выше посадочного места, диаметр герметизирующего узла не менее чем на 1,6 мм меньше диаметра внутренней полости труб, диаметр осевого канала в герметизирующем узле не менее чем на 0,009 мм больше диаметра кабеля, диаметр излучателя и приемника-преобразователя физических полей не менее чем на 1,6 мм меньше диаметра проходного канала ниже посадочного места, диаметр проходного канала пакера больше диаметра излучателя и преобразователя физических полей не менее чем на 1,6 мм, а излучатель и приемник-преобразователь физических полей выполнен с возможностью его работы в подпакерной зоне как при работающем струйном насосе, так и при его остановке.

Анализ работы скважинной струйной установки показал, что надежность работы установки можно повысить путем выполнения различных элементов конструкции установки со строго определенными размерами. Принимая во внимание, что производительность струйного насоса во многом зависит от расхода рабочей среды через активное сопло, диаметр канала подачи рабочей среды в активное сопло был выбран в качестве характерного размера. В этой связи было установлено, что выполнение диаметра указанного канала меньше диаметра камеры смешения нецелесообразно. Что касается верхнего предела, то он определяется прочностными характеристиками конструкции струйного насоса и в первую очередь корпуса струйного насоса и требуемой предельной производительностью, которая необходима для откачки среды из скважины. 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 ниже посадочного места герметизирующего узла меньше диаметра выше посадочного места менее чем на 0,8 мм, а диаметр самого герметизирующего узла необходимо выполнять не менее чем на 1,6 мм меньше диаметра внутренней полости 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 1,6 мм меньше диаметра проходного канала пакера и диаметра проходного канала ниже посадочного места герметизирующего узла, а диаметр осевого канала в герметизирующем узле надо выполнять не менее чем на 0,009 мм больше диаметра кабеля, на котором установлен излучатель и приемник-преобразователь физических полей. В конечном итоге указанные выше соотношения размеров позволяют размещать излучатель и приемник-преобразователь физических полей в подпакерной зоне как при работающем струйном насосе, так и при остановке работы струйного насоса. Это позволяет расширить диапазон проводимых исследований в скважине, что особенно важно при проведении восстановительных работ.

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 и на фиг.2 - продольный разрез герметизирующего узла.

Скважинная струйная установка для испытания и освоения скважин 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 пространству, окружающему колонну труб 2, вход канала 13 подвода откачиваемой среды струйного насоса 3 подключен к внутренней полости колонны труб 2 ниже герметизирующего узла 9, а вход канала 14 подачи рабочей среды в активное сопло 5 подключен к внутренней полости колонны труб 2 выше герметизирующего узла 9. Диаметр D₇ канала 14 подачи рабочей среды не меньше диаметра D₈ камеры смешения, диаметр D₆ проходного канала 7 ниже посадочного места 8 не менее чем на 0,8 мм меньше его диаметра D₃ выше посадочного места 8, диаметр D₄ герметизирующего узла 9 не менее чем на 1,6 мм меньше диаметра D₁ внутренней полости труб 2, диаметр D₅ осевого канала 10 в герметизирующем узле 9 не менее чем на 0,009 мм больше диаметра D₂ кабеля 12, диаметр D₁₀ излучателя и приемника-преобразователя физических полей 11 не менее чем на 1,6 мм меньше диаметра D₆ проходного канала 7 ниже посадочного места 8, диаметр D₉ проходного канала 15 пакера 1 больше диаметра D₁₀ излучателя и преобразователя физических полей не менее чем на 1,6 мм, а излучатель и приемник-преобразователь физических полей 11 выполнен с возможностью его работы в подпакерной зоне как при работающем струйном насосе 3, так и при его остановке.

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 пространство, окружающее колонну труб, в скважине. На кабеле 12 спускают герметизирующий узел 9 и излучатель и приемник-преобразователь 11 физических полей. По колонне труб 2 закачивают рабочую среду, например воду, солевой раствор, нефть и др. Из колонны труб 2 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 канале 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 колонну труб 2 выше герметизирующего узла 9. В результате пластовая среда по участку колонны труб 2 ниже герметизирующего узла 9 и через канал 13 поступает в струйный насос 3, где смешивается с рабочей средой и смесь сред за счет энергии рабочей среды по затрубному пространству колонны 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, в том числе и размещение излучателя и приемника-преобразователя физических полей 11 в подпакерной зоне на уровне продуктивного пласта.

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