скважинная струйная установка для селективного испытания пластов

Формула изобретения

Скважинная струйная установка для селективного испытания пластов, содержащая верхнюю часть колонны насосно-компрессорных труб (НКТ), на которой установлены последовательно снизу вверх хвостовик-накопитель, нижний механический пакер многоразового действия, щелевой фильтр, средний пакер нажимного действия, нижняя часть колонны НКТ длиною L₁, большей, чем расстояние L₂ между кровлями нижнего пласта и верхнего пласта, верхний пакер нажимного действия и опора, в корпусе которой имеется ступенчатый проходной канал с посадочным местом для поочередной установки в нем геофизического эжектирующего устройства и гидродинамического эжектирующего устройства и перепускной канал с установленным в нем обратным клапаном, при этом в нижней части щелевого фильтра на его внешней поверхности установлен изготовленный из эластичного материала конусообразный защитный элемент, закрепленный со стороны его меньшего диаметра на щелевом фильтре и контактирующий внешней поверхностью с внутренней стенкой эксплуатационной колонны, геофизическое эжектирующее устройство включает цилиндрический корпус, на наружной поверхности которого выполнен кольцевой уступ для установки геофизического эжектирующего устройства на посадочное место в опоре, при этом в цилиндрическом корпусе геофизического эжектирующего устройства установлен струйный насос с соплом и камерой смешения с диффузором и выполнены канал подвода активной среды в сопло, струйного насоса, канал подвода в струйный насос откачиваемой из скважины среды, канал отвода смеси сред из струйного насоса, а также проходной канал с установленным в его верхней части герметизирующим узлом, при этом проходной канал подключен ниже герметизирующего узла к каналу подвода откачиваемой из скважины среды, в герметизирующем узле выполнен осевой канал для пропуска через него каротажного кабеля для установки на нем в скважине ниже геофизического эжектирующего устройства каротажного прибора с возможностью перемещения его вдоль ствола скважины при работающем и неработающем струйном насосе, канал подвода активной среды в сопло струйного насоса, сообщенный с перепускным каналом опоры и через последний - с окружающим колонну НКТ пространством, камера смешения с диффузором установлены соосно соплу струйного насоса, диффузор со стороны выхода из него через канал отвода смеси сред из струйного насоса сообщен с внутренней полостью колонны НКТ выше последнего, а гидродинамическое эжектирующеее устройство включает цилиндрический корпус с установленным под ним автономным манометром, при этом в цилиндрическом корпусе гидродинамического эжектирующего устройства установлен струнный насос с соплом и камерой смешения с диффузором и выполненными в цилиндрическом корпусе гидродинамического эжектирующего устройства каналом подвода откачиваемой из скважины среды и продольным проходным каналом, в нижней части которого установлен обратный клапан, а в верхней - пробка с ловильной головкой.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области насосной техники, преимущественно к скважинным насосным установкам для селективного испытания нефтегазовых и метаноугольных пластов.

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. патент RU № 2059891 С1, кл. F04F 5/02, 10.05.1996).

Данная установка позволяет проводить откачку из скважины различных добываемых сред, например нефти, с одновременной обработкой добываемой среды и прискважинной зоны пласта, однако в данной установке предусмотрена подача рабочей среды в сопло струйного аппарата по колонне труб, что в ряде случаев сужает область использования данной установки.

Наиболее близкой к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является скважинная струйная установка, содержащая пакер, колонну труб с опорой, в которой выполнены перепускные окна и установлено эжектирующее устройство, в корпусе которого установлен струйный насос с соплом и камерой смешения с диффузором и выполнены канал подвода активной среды в сопло струйного насоса, канал подвода в струйный насос откачиваемой из скважины среды и канал отвода смеси сред из струйного насоса, а в корпусе, над каналом подвода откачиваемой среды, выполнен сообщенный с последним проходной канал с посадочным местом для установки герметизирующего узла, в котором выполнен осевой канал с возможностью пропуска через него и канал подвода откачиваемой среды каротажного кабеля, для установки на нем в скважине ниже эжектирующего устройства глубинных приборов с возможностью перемещения их вдоль ствола скважины при работающем или неработающем струйном насосе, при этом канал подвода активной среды в сопло струйного насоса сообщен с перепускными окнами и через последние с окружающим колонну труб пространством, а канал отвода смеси сред из струйного насоса сообщен с внутренней полостью труб выше струйного насоса (см. патент RU № 2334131, кл. F04F 5/54, 20.09.2008).

Данная струйная установка позволяет проводить различные технологические операции в скважине ниже уровня установки струйного насоса, в том числе при наличии перепада давлений над и под герметизирующим узлом, а также позволяет проводить закачку в продуктивный пласт химических реагентов. Однако возможности установки ограничены вынужденной работой со всеми перфорированными пластами одновременно и технологическими возможностями геофизического эжектирующого устройства, что приводит к сужению функциональных возможностей скважинной струйной установки.

Задачей, на решение которой направлено настоящее изобретение, является создание скважинной струйной установки с возможностью разобщения внутрискважинного пространства скважины для проведения селективного испытания нефтегазовых и метаноугольных пластов.

Техническим результатом от использования скважинной струйной установки является расширение функциональных возможностей скважинной струйной установки, а именно проведение выборочного селективного испытания нефтегазовых или метаноугольных пластов, вскрытых скважиной, и воздействие на них физическими полями.

Указанная задача решается, а технический результат достигается за счет того, что скважинная струйная установка для селективного испытания пластов содержит верхнюю часть колонны насосно-компрессорных труб (НКТ), на которой установлены последовательно снизу вверх хвостовик - накопитель, нижний механический пакер многоразового действия, щелевой фильтр, средний пакер нажимного действия, нижняя часть колонны НКТ длиной L₁ большей, чем расстояние L₂ между кровлями нижнего пласта и верхнего пласта, верхний пакер нажимного действия, опора, в корпусе которой имеется ступенчатый проходной канал с посадочным местом для поочередной установки в нем геофизического эжектирующего устройства и гидродинамического эжектирующего устройства и перепускной канал, с установленным в нем обратным клапаном, при этом в нижней части щелевого фильтра на его внешней поверхности установлен, изготовленный из эластичного материала, конусообразный защитный элемент, закрепленный со стороны его меньшего диаметра на щелевом фильтре и контактирующий внешней поверхностью с внутренней стенкой эксплуатационной колонны, геофизическое эжектирующее устройство включает цилиндрический корпус, на наружной поверхности которого выполнен кольцевой уступ для установки геофизического эжектирующего устройства на посадочное место в опоре, при этом в цилиндрическом корпусе геофизического эжектирующего устройства установлен струйный насос с соплом и камерой смешения с диффузором и выполнены канал подвода активной среды в сопло струйного насоса, канал подвода в струйный насос откачиваемой из скважины среды, канал отвода смеси сред из струйного насоса, а также проходной канал, с установленным в его верхней части герметизирующим узлом, при этом проходной канал подключен ниже герметизирующего узла к каналу подвода откачиваемой из скважины среды, в герметизирующем узле выполнен осевой канал для пропуска через него каротажного кабеля для установки на нем в скважине ниже геофизического эжектирующего устройства каротажного прибора с возможностью его перемещения вдоль ствола скважины при работающем и неработающем струйном насосе, канал подвода активной среды в сопло струйного насоса, сообщенный с перепускным каналом опоры и через последний - с окружающим колонну НКТ пространством, камера смешения с диффузором установлена соосно соплу струйного насоса, диффузор со стороны выхода из него через канал отвода смеси сред из струйного насоса сообщен с внутренней полостью колонны НКТ выше последнего, а гидродинамическое эжектирующеее устройство включает цилиндрический корпус с установленным под ним автономным манометром, при этом в цилиндрическом корпусе гидродинамического эжектирующего устройства установлен струйный насос с соплом и камерой смешения с диффузором и, выполненными в цилиндрическом корпусе гидродинамического эжектирующего устройства, каналом подвода откачиваемой из скважины среды и продольным проходным каналом, в нижней части которого установлен обратный клапан, а в верхней - пробка с ловильной головкой.

Выполнение скважинной струйной установки с двумя эжектирующими устройствами разной конструкции позволяет расширить диапазон проводимых в скважине испытаний, а в сочетании с выполнением установки с тремя, описанными выше, пакерами, и щелевым фильтром и хвостовиком-накопителем позволяет без подъема всей колонны НКТ на поверхность для смены оборудования и прочистки щелевого фильтра провести весь комплекс селективных испытаний нескольких нефтегазовых или метаноугольных пластов. При этом благодаря близости щелей фильтра к стенкам скважины (не более 6 мм), высоте фильтра более толщины пласта, а также благодаря большой площади щелей фильтра (не менее 2/3 от его внешней поверхности) более половины механических частиц, выносимых пластовым флюидом из пласта, попадает во внутрь щелевого фильтра и под силой тяжести оседает в хвостовике - накопителе. Кроме того, большая площадь щелей фильтра также способствует передаче 2/3 энергии, излучаемой размещенным в нем каротажным прибором испытуемому пласту. Та часть механических частиц, которая не попала во внутрь фильтра, оседает на конусообразном защитном элементе, который находится на нижней части щелевого фильтра и прилегает своей внешней поверхностью к внутренней поверхности эксплуатационной колонны. Механические частицы, осевшие на конусообразном защитном элементе в зазоре между щелевым фильтром и внутренней поверхностью эксплуатационной колонны, под действием вибрации, всегда имеющей место при работе эжекторных насосов, и потока пластового флюида, поступающего из пласта, попадают в щели фильтра и в своей основной массе под действием силы тяжести накапливаются в хвостовике - накопителе, а более мелкие из них выносятся вместе с пластовым флюидом на поверхность.

На фиг.1 схематично представлена скважинная струйная установка, расположенная напротив одного из испытуемых пластов скважины и подготовленная для установки в ней одного из эжектирующих устройств.

На фиг.2 схематично представлена скважинная струйная установка с установленным в ней геофизическим эжектирующим устройством с каротажным прибором.

На фиг.3 схематично представлена скважинная струйная установка с установленным в ней гидродинамическим эжектирующим устройством.

Скважинная струйная установка для селективного испытания пластов содержит верхнюю часть 1 колонны насосно-компрессорных труб (НКТ), на которой установлены последовательно снизу вверх хвостовик - накопитель 2, нижний механический пакер 3 многоразового действия, щелевой фильтр 4, средний пакер 5 нажимного действия, нижняя часть 6 колонны НКТ длиною L₁ большей, чем расстояние L₂ между кровлями нижнего пласта 7 и верхнего пласта 8, верхний пакер 9 нажимного действия, опора 10, в корпусе 11 которой имеется ступенчатый проходной канал 12 с посадочным местом 13 для поочередной установки в нем геофизического эжектирующего устройства 14 и гидродинамического эжектирующего устройства 15 и перепускной канал 16 с установленным в нем обратным клапаном 17.

В нижней части щелевого фильтра 4 на его внешней поверхности установлен изготовленный из эластичного материала конусообразный защитный элемент 18, закрепленный со стороны его меньшего диаметра на щелевом фильтре 4 и контактирующий внешней поверхностью с внутренней стенкой эксплуатационной колонны 19.

Геофизическое эжектирующее устройство 14 включает цилиндрический корпус 20, на наружной поверхности которого выполнен кольцевой уступ 42 для установки геофизического эжектирующего устройства 14 на посадочное место 13 в опоре 10. В цилиндрическом корпусе 20 геофизического эжектирутощего устройства 14 установлен струйный насос с соплом 21 и камерой смешения 22 с диффузором 23, а также выполнены канал 24 подвода активной среды в сопло 21 струйного насоса, канал 25 подвода в струйный насос откачиваемой из скважины среды, канал 26 отвода смеси сред из струйного насоса, а также проходной канал 27 с установленным в его верхней части герметизирующим узлом 28. Проходной канал 27 подключен ниже герметизирующего узла 28 к каналу 25 подвода откачиваемой из скважины среды. В герметизирующем узле 28 выполнен осевой канал 43 для пропуска через него каротажного кабеля 29 для установки на последнем в скважине ниже геофизического эжектирующего устройства 14 каротажного прибора 30 с возможностью перемещения его вдоль ствола скважины при работающем и неработающем струйном насосе, канал 24 подвода активной среды в сопло 21 геофизического эжектирующего устройства 14, сообщенный с перепускным каналом 16 опоры 10 и через последний - с окружающим колонну НКТ пространством. Камера смешения 22 с диффузором 23 установлена соосно соплу 21 струйного насоса, а диффузор 23 со стороны выхода из него через канал 26 отвода смеси сред из струйного насоса сообщен с внутренней полостью колонны НКТ выше последнего.

Гидродинамическое эжектирующее устройство 15 включает цилиндрический корпус 31 с установленным под ним автономным манометром 32, а в цилиндрическом корпусе 31 гидродинамического эжектирующего устройства 15 установлен струйный насос с соплом 33 и камерой смешения 34 с диффузором 35 и, выполненными в цилиндрическом корпусе 31 гидродинамического эжектирующего устройства 15, каналом 36 подвода откачиваемой из скважины среды и продольным проходным каналом 37, в нижней части которого установлен обратный клапан 38, а в верхней - пробка 39 с ловильной головкой 40.

Осуществляют (см. фиг.1) спуск скважинной струйной установки в скважину на верхней части 1 колонны НКТ. Устанавливают щелевой фильтр 4 против испытуемого пласта 41 и проводят распакеровку механического пакера 3 между кровлей ближайшего пласта 7, лежащего под испытуемым пластом, и подошвой испытуемого пласта 41.

Проводят раскрытие двух пакеров нажимного действия 5 и 9 путем разгрузки колонны НКТ. При этом средний пакер 5 нажимного действия устанавливают между кровлей испытуемого пласта 41 и подошвой ближайшего перфорированного пласта 8, лежащего над ним, а верхний пакер 9 нажимного действия устанавливают над кровлей верхнего перфорированного пласта 8.

На каротажном кабеле 29 (см. фиг.2) спускают в скважину каротажный прибор 30 и, установленное над ним на каротажном кабеле 29, геофизическое эжектирующее устройство 14 с герметизирующим узлом 28, которое устанавливают на посадочное место 13 в ступенчатом проходном канале 12 опоры 10, а каротажный прибор 30 пропускают в щелевой фильтр 4 и устанавливают против испытуемого пласта 41.

Путем подачи под давлением по затрубному пространству колонны НКТ активной рабочей среды на сопло 21 струйного насоса 14 создают депрессию на испытуемый пласт 41, воздействуя при этом на него с помощью каротажного прибора 30 физическими полями, например акустическим, или давлением пороховых газов. При этом на поверхности регистрируют объем поступившего из пласта флюида. После воздействия на испытуемый пласт 41 физическими полями и дренирования его на протяжении расчетного времени прекращают подачу активной рабочей среды в сопло 21 струйного насоса 14 и извлекают из скважины глубинный каротажный прибор 30 с геофизическим эжектирующим устройством 14. Далее (см. фиг.3) устанавливают в ступенчатом проходном канале 12 гидродинамическое эжектирующее устройство 15, с установленным под ним автономным манометром 32, и, путем подачи под давлением активной рабочей среды в сопло 33 струйного насоса гидродинамического эжектирующего устройства 15, создают депрессию на испытуемый пласт 41, причем депрессию увеличивают ступенчато и выдерживают ее расчетное время, регистрируя на поверхности дебит испытуемого пласта при каждом ее значении. Потом прекращают подачу активной рабочей среды в сопло 33 струйного насоса гидродинамического эжектирующего устройства 15, при этом обратные клапаны 38 и 17 автоматически закрывают, соответственно, продольный проходной канал 37 и перепускной канал 16 и с помощью автономного манометра 32 регистрируют кривую восстановления пластового давления. Далее с помощью канатной техники путем захвата ловильной головки 40 извлекают гидродинамическое эжектирующее устройство 15 с автономным манометром 32 на поверхность и приступают к следующим работам согласно регламенту.

Настоящее изобретение может быть использовано в нефтегазовой и угольной промышленности при освоении и ремонте скважин с нефтегазовыми и метаноугольными пластами.