скважинная струйная установка для испытания и освоения скважин и способ работы скважинной струйной установки

Формула изобретения

1. Скважинная струйная установка, содержащая пакер, колонну труб и струйный насос, в корпусе которого установлены активное сопло с камерой смешения и выполнен ступенчатый проходной канал с посадочным местом между ступенями 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, 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, вход канала подачи рабочей среды в активное сопло подключен к внутренней полости колонны труб выше герметизирующего узла, а проходной канал струйного насоса выполнен параллельно оси колонны труб, отличающаяся тем, что ось активного сопла параллельна оси проходного канала и расположена от оси последнего на расстоянии, составляющем не менее 1,1 радиуса большей ступени проходного канала, диаметр большей ступени проходного канала, расположенной выше посадочного места не менее чем на 0,5 мм больше диаметра ступени проходного канала, расположенной ниже посадочного места, герметизирующий узел размещен на каротажном кабеле или проволоке, пропущенной через осевой канал, и установлен с возможностью, например поочередной, его замены на функциональные вставки: опрессовочную, депрессионную, блокирующую, вставку для записи кривых восстановления пластового давления и вставку для гидродинамического воздействия на пласт, диаметр осевого канала герметизирующего узла составляет не более 0,6 внешнего диаметра герметизирующего узла, оси герметизирующего узла и функциональных вставок совмещены с осью проходного канала струйного насоса, функциональные вставки выполнены с возможностью установки на них глубинных автономных приборов и пробоотборников и выполнены с приспособлением для доставки и извлечения их из струйного насоса с помощью канатной техники, при этом герметизирующий узел установлен с возможностью его перемещения вдоль каротажного кабеля или проволоки выше наконечника, на котором размещен излучатель и приемник-преобразователь физических полей, при этом последний подсоединен к наконечнику каротажного кабеля или проволоки с возможностью его замены на другие глубинные приборы, например перфоратор, излучатель ультразвука, пробоотборник, термометр, манометр, которые могут быть поочередно или вместе подсоединены к каротажному кабелю или проволоке.

2. Способ работы скважинной струйной установки, включающий установку на колонне труб пакера и струйного насоса, в котором выполнен проходной канал с посадочным местом, спуск этой сборки в скважину, распакеровку пакера и размещение в скважине ниже струйного насоса излучателя и приемника-преобразователя физических полей, отличающийся тем, что излучатель и приемник-преобразователь физических полей спускают вместе с герметизирующим узлом, который размещен на каротажном кабеле или проволоке выше наконечника, на котором установлен излучатель и приемник-преобразователь физических полей, при спуске в скважину с помощью излучателя и приемника-преобразователя физических полей проводят фоновые замеры температуры и других физических полей до забоя скважины, герметизирующий узел устанавливают на посадочное место в проходном канале, не препятствуя при этом возвратно-поступательному движению каротажного кабеля или проволоки, далее размещают излучатель и приемник-преобразователь физических полей в изучаемом интервале пласта и путем подачи рабочей среды в сопло струйного насоса последовательно создают несколько значений депрессии на пласт, фиксируя при каждой из них забойные давления, состав флюида, поступающего из пласта, и дебит скважины, после этого проводят запись параметров физических полей, перемещая излучатель и приемник-преобразователь физических полей вдоль оси скважины в диапазоне скоростей от 0,1 до 100 м/мин и при забойных давлениях ступенчато меняющихся от пластового давления до 0,01 пластового давления, который перемещают вдоль оси скважины как при работающем струйном насосе, так и при его остановке, после этого извлекают из скважины излучатель и приемник-преобразователь физических полей и спускают на каротажном кабеле или проволоке функциональную вставку для записи кривых восстановления пластового давления, которая снабжена датчиком давления и пробоотборником, устанавливают ее в проходном канале струйного насоса, создают с помощью струйного насоса необходимую депрессию на пласт и после резкого прекращения подачи рабочей жидкой среды на струйный насос проводят регистрацию кривой восстановления пластового давления в подпакерном пространстве скважины, при этом запись кривых восстановления пластового давления может быть проведена многократно при разных депрессиях на пласт, далее проводят обработку полученных результатов и принимают решение о проведении работ по ремонту скважины, которые проводят с применением струйного насоса и поочередно сменяемых других функциональных вставок, также спускаемых в скважину с герметизирующим узлом на каротажном кабеле или проволоке, например перфоратором, излучателем ультразвука, пробоотборником, термометром и манометром, а после завершения указанных выше работ повторно проводят весь цикл исследований скважины.

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 излучатель и приемник-преобразователь физических полей (см. патент RU 2129671, МПК 6 F 04 F 5/02, 27.04.1999).

Из указанного выше патента 2129671 известен способ работы скважинной струйной установки, включающий спуск в скважину колонны труб со струйным насосом, пакером и излучателем и приемником-преобразователем физических полей с размещением последнего ниже струйного насоса.

Данная установка позволяет проводить исследование скважины и откачку из скважины различных добываемых сред, например нефти, с одновременным исследованием скважины, при этом излучатель и приемник физических полей размещен с возможностью возвратно-поступательного перемещения вдоль скважины относительно струйного насоса и пласта, однако в ряде случаев этого недостаточно, чтобы получить достоверную информацию о состоянии скважины, что снижает эффективность проводимой работы по интенсификации добычи нефти из скважины.

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 установлены активное сопло с камерой смешения и выполнен ступенчатый проходной канал с посадочным местом между ступенями 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, 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, вход канала подачи рабочей среды в активное сопло подключен к внутренней полости колонны труб выше герметизирующего узла, а проходной канал струйного насоса выполнен параллельно оси колонны труб, (см. патент RU 2059891 С1, кл. F 04 F 5/02, 10.05.1996).

Наиболее близким к изобретению в части способа как объекта изобретения по технической сущности и достигаемому результату является способ работы скважинной струйной установки, включающий установку на колонне труб пакера и струйного насоса, в корпусе которого выполнен проходной канал с посадочным местом, спуск этой сборки в скважину, распакеровку пакера и размещение в скважине ниже струйного насоса излучателя и приемника-преобразователя физических полей (см. патент RU 2121610, МПКб F 04 F 5/02, 10.11.1998).

Данные струйная установка и способ работы скважинной струйной установки 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, что связано с неоптимальными последовательностью действий и соотношениями размеров различных элементов конструкции скважинной струйной установки.

Задачей, на решение которой направлено настоящее изобретение, является оптимизация размеров различных элементов конструкции установки и последовательности действий при проведении работ по интенсификации работы скважины и за счет этого повышение производительности работы скважинной струйной установки по освоению и испытанию скважин.

Указанная задача в части устройства как объекта изобретения решается за счет того, что скважинная струйная установка содержит пакер, колонну труб и струйный насос, в корпусе которого установлены активное сопло с камерой смешения и выполнен ступенчатый проходной канал с посадочным местом между ступенями 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, 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, вход канала подачи рабочей среды в активное сопло подключен к внутренней полости колонны труб выше герметизирующего узла, а проходной канал струйного насоса выполнен параллельно оси колонны труб, при этом ось активного сопла параллельна оси проходного канала и расположена от оси последнего на расстоянии, составляющем не менее 1,1 радиуса большей ступени проходного канала, диаметр большей ступени проходного канала, расположенной выше посадочного места не менее чем на 0,5 мм больше диаметра ступени проходного канала, расположенной ниже посадочного места, герметизирующий узел размещен на каротажном кабеле или проволоке, пропущенной через осевой канал, и установлен с возможностью, например, поочередной его замены на функциональные вставки: опрессовочную, депрессионную, блокирующую, вставку для записи кривых восстановления пластового давления и вставку для гидродинамического воздействия на пласт, диаметр осевого канала герметизирующего узла составляет не более 0,6 внешнего диаметра герметизирующего узла, оси герметизирующего узла и функциональных вставок совмещены с осью проходного канала струйного насоса, функциональные вставки выполнены с возможностью установки на них глубинных автономных приборов и пробоотборников и выполнены с приспособлением для доставки и извлечения их из струйного насоса с помощью канатной техники, при этом герметизирующий узел установлен с возможностью его перемещения вдоль каротажного кабеля или проволоки выше наконечника, на котором размещен излучатель и приемник-преобразователь физических полей, при этом последний подсоединен к наконечнику каротажного кабеля или проволоки с возможностью его замены на другие глубинные приборы, например перфоратор, излучатель ультразвука, пробоотборник, термометр, манометр, которые могут быть поочередно или вместе подсоединены к каротажному кабелю или проволоке.

Указанная выше задача в части способа как объекта изобретения решается за счет того, что способ работы скважинной струйной установки включает установку на колонне труб пакера и струйного насоса, в котором выполнен проходной канал с посадочным местом, спуск этой сборки в скважину, распакеровку пакера и размещение в скважине ниже струйного насоса излучателя и приемника-преобразователя физических полей, причем излучатель и приемник-преобразователь физических полей спускают вместе с герметизирующим узлом, который размещен на каротажном кабеле или проволоке выше наконечника с подсоединенным к последнему излучателем и приемником-преобразователем физических полей, при спуске в скважину с помощью излучателя и приемника-преобразователя физических полей проводят фоновые замеры температуры и других физических полей до забоя скважины, герметизирующий узел устанавливают на посадочное место в проходном канале, не препятствуя при этом возвратно-поступательному движению каротажного кабеля или проволоки, далее размещают излучатель и приемник-преобразователь физических полей в изучаемом интервале пласта и путем подачи рабочей среды в сопло струйного насоса последовательно создают несколько значений депрессии на пласт, фиксируя при каждой из них забойные давления, состав флюида, поступающего из пласта, и дебит скважины, после этого проводят запись параметров физических полей, перемещая излучатель и приемник-преобразователь физических полей вдоль оси скважины в диапазоне скоростей от 0,1 до 100 м/мин и при забойных давлениях, ступенчато меняющихся от пластового давления до 0,01 пластового давления, который перемещают вдоль оси скважины как при работающем струйном насосе, так и при его остановке.

После этого извлекают из скважины излучатель и приемник-преобразователь физических полей и спускают на каротажном кабеле или проволоке функциональную вставку для записи кривых восстановления пластового давления, которая снабжена датчиком давления и пробоотборником, устанавливают ее в проходном канале струйного насоса, создают с помощью струйного насоса необходимую депрессию на пласт и после резкого прекращения подачи рабочей жидкой среды на струйный насос проводят регистрацию кривой восстановления пластового давления в подпакерном пространстве скважины, при этом запись кривых восстановления пластового давления может быть проведена многократно при разных депрессиях на пласт, далее проводят обработку полученных результатов и принимают решение о проведении работ по ремонту скважины, которые проводят с применением струйного насоса и поочередно сменяемых других функциональных вставок, также спускаемых в скважину с герметизирующим узлом на каротажном кабеле или проволоке, например перфоратором, излучателем ультразвука, пробоотборником, термометром и манометром, а после завершения указанных выше работ повторно проводят весь цикл исследований скважины.

Анализ работы скважинной струйной установки показал, что надежность и производительность работы установки можно повысить путем выполнения различных элементов конструкции установки со строго определенными размерами и проведения различных работ в скважине в строго определенной последовательности. 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 целесообразно выполнять диаметр большей ступени проходного канала, расположенной выше посадочного места герметизирующего узла, не менее чем на 0,5 мм больше диаметра ступени проходного канала, расположенной ниже посадочного места, а диаметр осевого канала герметизирующего узла не должен превышать 0,6 внешнего диаметра герметизирующего узла.

В результате производится надежная установка герметизирующего узла на посадочном месте, а возможные перетечки среды через герметизирующий узел минимизируются. Размещение оси активного сопла на расстоянии не менее 1,1 радиуса большей ступени проходного канала при выполнении оси сопла параллельно оси проходного канала позволяет определить минимально возможное расстояние между осями активного сопла и проходного канала струйного насоса, а следовательно, позволяет определить предельно допустимые габариты корпуса струйного насоса, что особенно важно, поскольку диаметр скважины является основным лимитирующим фактором при размещении в ней различного оборудования. Возможность замены герметизирующего узла на другие функциональные вставки и возможность размещения на каротажном кабеле или проволоке вместо излучателя и приемника физических полей других глубинных приборов, в частности перфоратора, излучателя ультразвука, пробоотборника, термометра, манометра и других приборов, дает возможность проводить различные работы, например опрессовку пакера, перевод работы скважины в фонтанный режим, проведение работ по перфорации продуктивного пласта и целый ряд других работ без извлечения струйного насоса и колонны труб из скважины.

В результате расширяются возможности скважинной струйной установки по проведению исследований и ремонтно-восстановительных работ в скважине при резком сокращении времени на проведение этих работ. Выполнение вставок с осью, совпадающей с осью проходного канала, позволяет снизить вероятность застревания вставок в процессе их установки или удаления, что повышает надежность работы установки.

Не меньшее значение имеет рациональная организация работ по проведению исследования скважины, что позволяет получить более достоверную информацию о состоянии скважины и продуктивного пласта и, как следствие, ускорить процесс восстановления производительности скважины. В частности снятие фоновых замеров температуры и других физических полей в процессе спуска излучателя и приемника-преобразователя физических полей позволяет до начала вызова притока из пласта иметь первое представление о текущем состоянии скважины, что делает возможным разработать дальнейшую тактику исследования скважины и более достоверно интерпретировать результаты исследований скважины в режиме притока из пласта. Перемещение излучателя и приемника-преобразователя физических полей вдоль скважины, особенно в зоне продуктивного пласта как при работающем, так и при выключенном струйном насосе позволяет снимать динамические и статические характеристики скважины.

В ходе исследования было установлено, что достаточная точность полученных данных может быть достигнута при перемещении излучателя и приемника-преобразователя физических полей в диапазоне от 0,1 до 100 м/мин и изменении забойного давления ступенчато в диапазоне от номинального до 0,01 от пластового давления. Установка различных функциональных вставок, кроме указанных выше возможностей, дает возможность организовывать различные режимы работы скважины, в частности предоставляется возможность не только получить сведения о составе флюида из продуктивного пласта, но и снимать такие важные характеристики скважины, как регистрация кривой восстановления пластового давления в подпакерной зоне, причем достигается эта возможность за счет снижения забойного давления вплоть до величины, составляющей 0,01 от номинальной, и последующего резкого прекращения подачи рабочей жидкости в сопло струйного насоса, и что особенно важно, установка позволяет проводить запись многократно и на различных режимах в указанном выше диапазоне. А в итоге значительно повышается надежность получаемых данных.

Все вышеуказанные работы можно проводить без многочисленных переустановок оборудования в скважине, что значительно повышает производительность установки. После полного завершения цикла работ по исследованию и восстановлению работоспособности скважины весь цикл исследований может быть повторно проведен, что также не требует переустановки оборудования в скважине. Таким образом, удалось расширить диапазон проводимых исследований в скважине, что особенно важно при проведении восстановительных работ.

В результате достигнуто выполнение поставленной в изобретении задачи - оптимизация последовательности действий и размеров различных элементов конструкции установки и за счет этого повышение производительности работы скважинной струйной установки.

На фиг. 1 представлен продольный разрез описываемой скважинной струйной установки, на фиг.2 продольный разрез скважинной струйной установки с установленной в проходном канале одной из функциональных вставок.

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 ступенчатый проходной канал 7 с посадочным местом 8 между ступенями 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 (или проволоке) 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. Проходной канал 7 струйного насоса 3 выполнен параллельно оси колонны труб 2, диаметр D₁ большей ступени проходного канала 7, расположенной выше посадочного места 8 не менее чем на 0,5 мм больше диаметра ₂ ступени проходного канала 7, расположенной ниже посадочного места 8, ось активного сопла 5 параллельна оси проходного канала 7 и расположена от оси последнего на расстоянии L, составляющем не менее 1,1 радиуса R большей ступени проходного канала 7, герметизирующий узел 9 установлен с возможностью, например, поочередной его замены на функциональные вставки 15: опрессовочную, депрессионную, блокирующую, вставку для записи кривых восстановления пластового давления и вставку для гидродинамического воздействия на пласт, оси герметизирующего узла 9 и функциональных вставок 15 совпадают с осью проходного канала 7 струйного насоса 3, диаметр D₃ осевого канала 10 герметизирующего узла 9 составляет не более 0,6 внешнего диаметра D₄ герметизирующего узла 9, функциональные вставки 15 выполнены с возможностью установки на них глубинных автономных приборов и пробоотборников 16 и выполнены с приспособлением 17 для доставки и извлечения их из струйного насоса 3 с помощью канатной техники, при этом герметизирующий узел 9 установлен с возможностью его перемещения вдоль каротажного кабеля 12 (или проволоки), выше наконечника на котором установлен приемник-преобразователь физических полей 11, причем последний выполнен с возможностью его работы в подпакерной зоне как при работающем струйном насосе 3, так и при его остановке, и подсоединен к наконечнику каротажного кабеля 12 (или проволоки) с возможностью его замены на другие глубинные приборы, например перфоратор, излучатель ультразвука, пробоотборник, термометр, манометр, которые могут быть поочередно или вместе подсоединены к каротажному кабелю или проволоке.

Струйный насос 3 и пакер 1 на колонне труб 2 опускают в скважину и располагают над продуктивным пластом. Приводят пакер 1 в рабочее положение (распакеровка пакера 1), разобщая пространство, окружающее колонну труб 2 в скважине. На кабеле 12 спускают герметизирующий узел 9 и излучатель и приемник-преобразователь 11 физических полей, при этом герметизирующий узел 9 располагают на посадочном месте 8 в проходном канале 7, а излучатель и приемник-преобразователь физических полей располагают ниже струйного насоса 3. Герметизирующий узел 9 разобщает колонну труб 2 и одновременно за счет выполнения осевого канала 10 не препятствует возвратно-поступательному движению каротажного кабеля 12 или проволоки. При спуске в скважину с помощью излучателя и приемника-преобразователя физических полей 11 проводят фоновые замеры температуры и других физических полей в пространстве до забоя (продуктивного пласта) скважины.

Таким образом, излучатель и приемник-преобразователь физических полей 11 располагают в изучаемом интервале пласта. 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. 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. В ходе откачки создают последовательно несколько значений депрессии на продуктивный пласт. При этом фиксируют при каждой депрессии забойное давление, состав флюида, поступающего из пласта, и дебит скважины.

После этого проводят запись параметров физических полей, перемещая излучатель и приемник-преобразователь физических полей 11 вдоль скважины со скоростью от 0,1 до 100 м/мин и при забойных давлениях, ступенчато меняющихся от пластового давления до 0,01 пластового давления. Перемещения излучателя и приемника физических полей проводят как при работающем струйном насосе 3, так и его остановке. После этого извлекают из скважины излучатель и приемник-преобразователь физических полей 11, спускают на каротажном кабеле 12 или проволоке функциональную вставку 15 для записи кривых восстановления пластового давления, которая снабжена датчиком давления и пробоотборником 16, и устанавливают ее в проходном канале 7 струйного насоса 3. С помощью струйного насоса 3 создают необходимую депрессию на пласт и после резкого прекращения подачи рабочей жидкой среды на струйный насос 3 проводят регистрацию кривой восстановления пластового давления в подпакерном пространстве скважины. Запись кривых восстановления пластового давления может быть проведена многократно при разных депрессиях на пласт.

Далее проводят обработку полученных результатов и принимают решение о проведении работ по ремонту скважины, которые проводят с применением струйного насоса 3 и поочередно сменяемых других функциональных вставок 15 и вставок, также спускаемых в скважину с герметизирующим узлом 9 на каротажном кабеле 12 (или проволоке), например перфоратором, излучателем ультразвука, пробоотборником, термометром и манометром. В зависимости от проводимых работ в проходном канале 7 на посадочном месте 8 могут быть установлены блокирующая вставка, депрессионная вставка или опрессовочная вставка. Блокирующая вставка используется для перекрытия каналов струйного насоса 3 и обеспечения работы скважины в фонтанирующем режиме. Депрессионная вставка используется для разобщения колонны труб 2, что обеспечивает работу струйного насоса 3. Опрессовочная вставка используется для опрессовки скважины и пакера. После завершения указанных выше работ при необходимости повторно проводят весь цикл исследований скважины.

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