устройство для исследования скважин

Формула изобретения

Устройство для исследования скважин, содержащее струйный насос с активным соплом, камерой смешения, диффузором и каналом подвода откачиваемой из пласта жидкости и запорный элемент с седлом, установленным параллельно струйному насосу, причем через осевой канал запорного элемента пропущен каротажный кабель с подсоединенным к нему геофизическим прибором, отличающийся тем, что активное сопло с камерой смешения и диффузором направлено вверх, а в зазоре между корпусом струйного насоса и стенкой обсадной колонны против камеры смешения установлена самоуплотняющаяся манжета.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к эксплуатации нефтяных скважин, а именно к исследованиям эксплуатирующихся скважин.

Известно устройство, позволяющее проводить исследования действующих скважин, выполненное в виде струйной насосной установки [1]. Оно содержит колонну насосно-компрессорных труб, герметизирующий узел, установленный в колонне насосно-компрессорных труб, и струйный насос с активным соплом, камерой смешения и диффузором. Струйный насос расположен параллельно оси насосно-компрессорных труб со стороны их внутренней поверхности. В герметизирующем узле выполнен осевой канал, сквозь который пропущен каротажный кабель с подсоединенным к нему геофизическим прибором. Выход струйного насоса подключен к колонне насосно-компрессорных труб выше герметизирующего узла, вход струйного насоса для откачиваемой из пласта жидкости подключен к колонне насосно-компрессорных труб ниже герметизирующего узла, а вход в активное сопло подключен к межтрубному пространству, по которому подается рабочая жидкость. Устройство позволяет, откачивая из пласта добываемую жидкость, одновременно проводить исследования скважины и в том числе исследование профиля притока. Однако в том случае, если герметичность обсадной колонны выше пакера окажется нарушенной, откачка не будет происходить, т.к. закачиваемая в межтрубное пространство рабочая жидкость будет уходить через нарушение колонны, не обеспечивая необходимого давления в активном сопле струйного насоса.

Известно устройство [2], позволяющее откачивать из пласта добываемую жидкость даже в том случае, если герметичность обсадной колонны выше пакера будет нарушена, которое примем за прототип. Известное устройство выполнено в виде скважинной струйной установки. Содержит пакер, установленный на колонне труб струйный насос с активным соплом, камерой смешения, диффузором и каналом подвода откачиваемой из пласта жидкости, и запорный элемент с седлом. При этом седло запорного элемента установлено параллельно струйному насосу. В седло посажен запорный элемент с осевым каналом для пропуска через него каротажного кабеля с подсоединенным к последнему геофизическим прибором.

Работает известное устройство следующим образом. Рабочая жидкость подается по колонне труб в активное сопло струйного насоса и, истекая из него, увлекает из скважины в камеру смешения откачиваемую из пласта жидкость. Из камеры смешения смесь рабочей и пластовой жидкости поступает в диффузор, где кинематическая энергия потока частично преобразуется в потенциальную энергию, и по межтрубному пространству смесь рабочей и пластовой жидкости подается на поверхность. Одновременно с помощью геофизического прибора проводится исследование скважины, в том числе и исследование профиля притока. При этом, если герметичность обсадной колонны выше пакера будет нарушена, насос будет продолжать работать в нормальном режиме, т.к. давление истекающей из сопла струи не изменится. Из пласта будет происходить приток жидкости, что позволит производить исследование профиля притока скважины. Недостатком известного устройства является направление активного сопла с камерой смешения и диффузором вниз. Такое расположение активного сопла изначально обеспечивает направленность потока вниз, где он, ударяясь о пакер, разворачивается в обратном направлении. При этом непроизводительно тратится энергия потока, что снижает эффективность устройства. Кроме этого, при ударе струи потока о пакер создается повышенное давление на пакер, что при неполной пакеровке, которая может произойти по причине некачественного пакера, большого зенитного угла наклона скважины и т.д., может вызвать утечку рабочей жидкости через пакер, снижая надежность устройства.

Задачей изобретения является повышение эффективности и надежности устройства для исследования действующих скважин.

Поставленная задача решается тем, что в устройстве для исследования скважин, содержащем струйный насос с активным соплом, камерой смешения, диффузором и каналом подвода откачиваемой из пласта жидкости и запорный элемент с седлом, установленным параллельно струйному насосу, причем через осевой канал запорного элемента пропущен каротажный кабель с подсоединенным к нему геофизическим прибором, активное сопло с камерой смешения и диффузором направлено вверх, а в зазоре между корпусом струйного насоса и стенкой обсадной колонны против камеры смешения установлена самоуплотняющаяся манжета.

Сопоставительный анализ предложенного устройства с прототипом показал, что заявленное устройство отличается от известного тем, что

- активное сопло с камерой смешения и диффузором направленно вверх;

- в зазоре между корпусом струйного насоса и стенкой обсадной колонны против камеры смешения установлена самоуплотняющаяся манжета.

В связи с тем, что активное сопло с камерой смешения и диффузором направленно вверх, струя насоса также направлена вверх и совпадает с направлением потока смеси рабочей и пластовой жидкости в межтрубном пространстве. При этом вся энергия струи тратится эффективно на подъем жидкости по межтрубному пространству. Кроме этого, поток жидкости, истекающий из насоса, не ударяется в зазор между корпусом насоса и стенкой обсадной колонны а, двигаясь от него, создает эффект подсасывания жидкости из зазора, снижая тем самым давление жидкости в зазоре между корпусом насоса и стенкой обсадной колонны, что создает предпосылку для беспакерного однотрубного варианта струйной насосной установки. В связи с тем, что в зазоре между корпусом струйного насоса и стенкой обсадной колонны против камеры смешения установлена самоуплотняющаяся манжета, обеспечивается разделение межтрубного пространства и пространства скважины под струйным насосом, позволяющее обеспечить устойчивость работы насоса без пакера, что повышает надежность и снижает стоимость проведения исследований скважин.

Предлагаемое устройство показано на чертеже. Устройство содержит спускаемый в скважину, обсаженную обсадной колонной 1, на насосно-компрессорных трубах 2 (НКТ) струйный насос 3 с активным соплом 4, камерой смешения 5, диффузором 6 и каналом подвода откачиваемой из пласта жидкости, которым является участок обсадной колонны между пластом и насосом 3, и запорный элемент 7 с седлом 8, установленным параллельно струйному насосу. Запорный элемент 7 имеет осевой канал 9, через который пропущен каротажный кабель 10 с подсоединенным к нему геофизическим прибором 11. Активное сопло 4 с камерой смешения 5 и диффузором 6 направлено вверх для формирования направленности струи вверх по межтрубному пространству. В зазоре между корпусом струйного насоса 3 и стенкой обсадной колонны 1 против камеры смешения 5 установлена самоуплотняющаяся манжета 12 для разделения межтрубного пространства и пространства обсадной колонны 1 под насосом 3. Каротажный кабель 10 в верхней части НКТ уплотнен сальником 13.

Работает устройство следующим образом. Струйный насос 3 с самоуплотняющейся манжетой 12 спускают на НКТ в скважину не менее чем на 500-1000 м под уровень жидкости, устанавливая его выше продуктивного пласта не менее чем на 10-20 м. Внутрь НКТ на каротажном кабеле 10 спускают геофизический прибор 11 с запорным элементом 7. Геофизический прибор 11 имеет меньший диаметр, чем сквозное отверстие в седле 8, поэтому он свободно проходит сквозь седло и достигает интервала перфорации. Запорный элемент 7 имеет больший диаметр, чем сквозное отверстие в седле 8, поэтому он садится в седло 8, перекрывая сечение последнего. При этом каротажный кабель 10 под действием веса геофизического прибора 11 перемещается внутри осевого канала 9 запорного элемента 7, обеспечивая возможность осуществления спуска геофизического прибора 11 до забоя скважины. Уплотняют каротажный кабель 10 на входе в НКТ сальником 13. Подают в НКТ рабочую жидкость, в качестве которой может быть использована вода или отфильтрованная добываемая нефть под давлением не более 17 МПа (если НКТ спрессованы на 25 МПа). Рабочая жидкость устремляется по НКТ, как показано на чертеже стрелками, достигает активного сопла 4, изливается из него струей через камеру смешения 5 и диффузор 6. При этом в камеру смешения 5 одновременно подсасывается жидкость из ствола скважины, и получаемая смесь скважинной и рабочей жидкости прокачивается по межтрубному пространству к устью скважины, как показано стрелками на чертеже. Струя смеси жидкостей не ударяется в зазор между корпусом струйного насоса 3 и стенкой обсадной колонны 1, а, двигаясь от него, создает эффект подсасывания жидкости из зазора, снижая тем самым давление жидкости в зазоре. Это создает предпосылку для беспакерного однотрубного варианта струйной насосной установки. Действительно, если зазор между верхней частью корпуса струйного насоса 3 против камеры смешения 5 будет достаточно мал, то утечка через него жидкости из межтрубного пространства вниз под насос может сравняться с подсосом жидкости струей из-под насоса в межтрубное пространство. При этом струйный насос может работать в однотрубном варианте без пакера. Однако при малом зазоре между корпусом струйного насоса 3 и стенкой обсадной колонны 1 в процессе спуска струйного насоса возникает опасность заклинивания его и прихвата. Этот недостаток устраняется с помощью самоуплотняющейся манжеты 12, которая позволяет снизить утечку жидкости из межтрубного пространства под насос и обеспечить достаточно большой зазор между корпусом струйного насоса 3 и стенкой обсадной колонны 1, исключающий возможность прихвата струйного насоса при его спуско-подъеме. В результате откачки скважинной жидкости из-под насоса создается депрессия на пласт, под действием которой из пласта происходит приток пластовой жидкости. При этом запорный элемент 7 перекрывает сквозное отверстие седла 8, исключая утечку рабочей жидкости из НКТ под насос через седло 8. Поднимая геофизический прибор 11 на каротажном кабеле 10, регистрируют геофизическую информацию, в том числе и профиль притока скважины. По сравнению с прототипом заявляемое устройство обладает большей эффективностью, т.к. вся энергия струи насоса эффективно тратится на подъем жидкости по межтрубному пространству, большей надежностью и оперативностью, т. к. не требует установки пакера.

ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ

1. Патент РФ 2106540 "Скважинная струйная насосная установка", опубл. 10.03.98.

2. Патент РФ 2059891 "Скважинная струйная установка", опубл. 10.05.96.