насосно-эжекторная скважинная струйная установка для очистки забоя скважин от песчаных пробок и способ ее работы

Формула изобретения

1. Насосно-эжекторная скважинная струйная установка для очистки скважин от песчаных пробок, содержащая смонтированные на колонне труб струйный насос и ниже последнего устройство для разрушения песчаной пробки, причем в корпусе струйного насоса установлены активное сопло и камера смешения с диффузором, а также выполнены канал подвода активной среды и канал подвода откачиваемой из скважины среды, отличающаяся тем, что колонна труб установлена на вертлюге с возможностью вращения посредством привода, устройство для разрушения песчаной пробки выполнено в виде торцевой насадной фрезы с осевым отверстием, при этом между фрезой и струйным насосом установлена емкость-сепаратор для сбора частиц разрушенной песчаной пробки, выполненная в виде цилиндрической обечайки, по оси которой установлен перфорированный со стороны выхода из него приемный патрубок с конусным отбойником на выходе, причем цилиндрическая обечайка закреплена на корпусе струйного насоса и сообщена с каналом подвода откачиваемой из скважины среды, со стороны входа приемный патрубок сообщен посредством перепускного патрубка с осевым отверстием фрезы, а в канале подвода откачиваемой из скважины среды со стороны входа установлен фильтр.

2. Способ работы насосно-эжекторной скважинной струйной установки по п.1, заключающийся в том, что на колонне труб спускают в скважину струйный насос с устройством для разрушения песчаной пробки - торцевой насадной фрезой, посредством привода приводят во вращение колонну труб со струйным насосом и торцевой насадной фрезой и посредством последней разрушают песчаную пробку, а по колонне труб подают в активное сопло рабочую жидкость, которая, истекая из активного сопла, увлекает из-под фрезы откачиваемую из скважины жидкую среду, в струйном аппарате формируют смесь этих сред, после чего смесь сред подают из струйного насоса в затрубное пространство колонны труб, из которого часть смеси сред поступает на поверхность, а другая часть поступает в зону работы фрезы и вымывает из-под нее разрушенные частицы песчаной пробки, которые через осевое отверстие фрезы вместе со смесью сред поступают в емкость-сепаратор, причем вымываемые частицы поступают в емкость-сепаратор через приемный патрубок, в котором вымываемые частицы направляют на конусный отбойник и таким образом отделяют их от смеси сред, после чего смесь сред в качестве откачиваемой из скважины жидкой среды поступает в струйный насос, а вымываемые частицы собирают в емкости-сепараторе.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области насосной техники, преимущественно к скважинным струйным установкам для освоения скважин.

Известна скважинная струйная установка, включающая установленный в скважине на колонне насосно-компрессорных труб струйный насос и размещенный ниже струйного насоса пакер, (см. патент РФ №1668646, опубл. 07.08.1991).

Из указанного выше патента РФ №1668646 известен способ работы скважинной струйной установки, включающий спуск в скважину колонны насосно-компрессорных труб со струйным насосом и пакером и перфоратором, с последующей прокачкой жидкой рабочей среды через струйный насос и откачкой жидкой среды из скважины.

Данная установка позволяет проводить откачку из скважины различных добываемых сред, например нефти, однако данная установка и способ ее работы не позволяет проводить работы по ликвидации песчаных пробок, что сужает область использования данной установки и способа ее работы.

Наиболее близкой к изобретению в части устройства, как объекта изобретения, по технической сущности и достигаемому результату является насосно-эжекторная скважинная струйная установка для очистки скважин от песчаных пробок, содержащая смонтированные на колонне труб струйный насос и ниже последнего устройство для разрушения песчаной пробки, причем в корпусе струйного насоса установлены активное сопло и камера смешения с диффузором, а также выполнены канал подвода активной среды и канал подвода откачиваемой из скважины среды (см. авторское свидетельство СССР №79476, опубл. 11.08.1959).

Из этого же патента известен способ работы насосно-эжекторной скважинной струйной установки по п.1, заключающийся в том, что на колонне труб спускают в скважину струйный насос с устройством для разрушения песчаной пробки и посредством последнего разрушают песчаную пробку, а по колонне труб подают в активное сопло рабочую жидкость, которая, истекая из активного сопла, увлекает откачиваемую из скважины среду.

Данные насосно-эжекторная скважинная струйная установка и способ ее работы позволяют размывать песчаные пробки в скважине. Однако данная установка не позволяет в полной мере использовать ее возможности, поскольку для разрушения песчаной пробки используется только энергия жидкой среды, а через проточную часть струйного насоса прокачивается пульпа, которая содержит в своем составе песок – материал, приводящий к сильной эрозии камеры смешения и диффузора.

Задачей, на решение которой направлено настоящее изобретение является повышение эффективности проводимых работ по разрушению песчаных пробок в скважинах и повышение надежности работы струйного насоса, путем исключения прокачки через его камеру смешения и диффузор песчаной пульпы.

Указанная задача в части устройства, как объекта изобретения, решается за счет того, что насосно-эжекторная скважинная струйная установка для очистки скважин от песчаных пробок содержит смонтированные на колонне труб струйный насос и ниже последнего устройство для разрушения песчаной пробки, причем в корпусе струйного насоса установлены активное сопло и камера смешения с диффузором, а также выполнены канал подвода активной среды и канал подвода откачиваемой из скважины среды, при этом колонна труб установлена на вертлюге с возможностью ее вращения посредством привода, устройство для разрушения песчаной пробки выполнено в виде торцевой насадной фрезы с осевым отверстием, при этом между фрезой и струйным насосом установлена емкость-сепаратор для сбора частиц разрушенной песчаной пробки, выполненная в виде цилиндрической обечайки, по оси которой установлен перфорированный со стороны выхода из него приемный патрубок с конусным отбойником на выходе, причем цилиндрическая обечайка закреплена на корпусе струйного насоса и сообщена с каналом подвода откачиваемой из скважины среды, со стороны входа приемный патрубок сообщен посредством перепускного патрубка с осевым отверстием фрезы, а в канале подвода откачиваемой из скважины среды со стороны входа установлен фильтр.

Указанная выше задача в части способа, как объекта изобретения, решается за счет того, что способ работы указанной выше насосно-эжекторной скважинной струйной установки заключается в том, что на колонне труб спускают в скважину струйный насос с устройством для разрушения песчаной пробки - торцевой насадной фрезой, с помощью привода приводят во вращение колонну труб со струйным насосом и торцевой насадной фрезой и посредством последней разрушают песчаную пробку, а по колонне труб подают в активное сопло рабочую жидкость, которая, истекая из активного сопла, увлекает из-под фрезы откачиваемую из скважины жидкую среду, в струйном аппарате формируют смесь этих сред, после чего смесь сред подают из струйного насоса в затрубное пространство колонны труб, из которого часть смеси сред поступает на поверхность, а другая часть поступает в зону работы фрезы и вымывает из-под нее разрушенные частицы песчаной пробки, которые через осевое отверстие фрезы вместе со смесью сред поступают в емкость-сепаратор, причем вымываемые частицы поступают в емкость-сепаратор через приемный патрубок, в котором вымываемые частицы направляют на конусный отбойник и таким образом отделяют их от смеси сред, после чего смесь сред в качестве откачиваемой из скважины жидкой среды поступает в струйный насос, а вымываемые частицы собирают в емкости-сепараторе.

Анализ проводимых в скважине работ по разрушению песчаных пробок показал, что очистка забоя скважин от песчаных пробок является одной из важных проблем при ремонте скважин. Пробкообразование, в основном, происходит при эксплуатации скважин, коллекторы которых представлены слабосцементированными песчаниками. Песок выносится из пласта в ствол скважины в результате разрушения пород под воздействием давления и фильтрационного напора пластовых флюидов. Песок, поступающий в скважину, осаждаясь на забое, образует пробку, которая приводит к снижению дебита скважины и интенсивному износу эксплуатационного оборудования. Удаление пробки - трудоемкая ремонтная операция, связанная с потерями добычи из скважины. Указанный выше метод гидравлического вымывания песка не всегда эффективен, также из-за попадания в пласт технической воды при значительных репрессиях. На больших глубинах трудно вымыть крупнодисперсную фракцию.

Описываемый в изобретении способ разрушения песчаных пробок позволяет проводить разрушение песчаных пробок и промывку скважины без создания противодавления на продуктивный пласт. Разрушение песчаной пробки достигается одновременным воздействием на нее торцевой насадной фрезы, потока жидкой среды из струйного насоса и созданием зоны пониженного давления в осевой зоне торцевой насадной фрезы. Данный способ работы позволяет проводить работы на любых глубинах. Выполнение насосно-эжекторной установки с емкостью-сепаратором позволяет с одной стороны удалить разрушенную песчаную пробку из скважины, а с другой стороны предотвратить попадание песка в струйный насос. Следовательно, удалось исключить попадание абразивных частиц в проточную часть струйного насоса и возможность засорения проточной части струйного насоса. В результате повышается надежность работы струйного насоса. Таким образом, была решена поставленная в изобретении задача - повышение эффективности проводимых работ по разрушению песчаных пробок в скважинах.

На чертеже представлен продольный разрез насосно-эжекторной скважинной струйной установки.

Насосно-эжекторная скважинная струйная установка для очистки скважин от песчаных пробок содержит смонтированные на колонне труб 1 струйный насос 2 и ниже последнего устройство для разрушения песчаной пробки. В корпусе 3 струйного насоса 2 установлены активное сопло 4 и камера смешения 5 с диффузором 6, а также выполнены канал подвода активной среды 7 и канал подвода откачиваемой из скважины среды 8. Колонна труб 1 установлена на вертлюге 9 с возможностью вращения посредством привода (не показан на чертеже). Устройство для разрушения песчаной пробки выполнено в виде торцевой насадной фрезы 10 с осевым отверстием 11, при этом между фрезой 10 и струйным насосом 2 установлена емкость-сепаратор 12 для сбора частиц разрушенной песчаной пробки, выполненная в виде цилиндрической обечайки 13, по оси которой установлен перфорированный со стороны выхода из него приемный патрубок 14 с конусным отбойником 15 на выходе, причем цилиндрическая обечайка 13 закреплена на корпусе 3 струйного насоса 2 и сообщена с каналом подвода откачиваемой из скважины среды 8. Со стороны входа приемный патрубок 14 сообщен посредством перепускного патрубка 16 с осевым отверстием 11 фрезы 10, а в канале подвода откачиваемой из скважины среды 8 со стороны входа установлен фильтр 17.

Способ работы описанной выше насосно-эжекторной скважинной струйной установки заключается в том, что на колонне труб 1 спускают в скважину струйный насос 2 с устройством для разрушения песчаной пробки - торцевой насадной фрезой 10. С помощью привода приводят во вращение колонну труб 1 со струйным насосом 2 и торцевой насадной фрезой 10 и посредством последней разрушают песчаную пробку. По колонне труб 1 подают в активное сопло 4 рабочую жидкость, которая, истекая из активного сопла 4, увлекает из-под фрезы 10 откачиваемую из скважины жидкую среду, которая предварительно отделилась от песка в емкости-сепараторе 12. В струйном аппарате 2 формируют смесь активной и откачиваемой жидкой сред, после чего смесь сред подают из струйного насоса 2 в затрубное пространство колонны труб 1, из которого часть смеси сред поступает на поверхность, а другая часть поступает в зону работы фрезы 10 и вымывает из-под нее разрушенные частицы песчаной пробки, которые через осевое отверстие 11 фрезы 10 вместе со смесью сред поступают в емкость-сепаратор 12. При этом вымываемые частицы поступают в емкость-сепаратор 12 через приемный патрубок 14, в котором вымываемые частицы направляют на конусный отбойник 15 и таким образом отделяют их от смеси сред, после чего смесь сред в качестве откачиваемой из скважины жидкой среды поступает в струйный насос 2, а вымываемые частицы собирают в емкости-сепараторе 12.

Настоящее изобретение может быть использовано в нефтегазовой промышленности при проведении работ по освоению и ремонту скважин.