СКВАЖИННАЯ НАСОСНАЯ УСТАНОВКА Российский патент 1997 года по МПК F04F5/02 

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности и может быть использовано при добыче, освоения и разработке продуктивных горизонтов, а также при обработке и очистке призабойной зоны. Установка позволяет производить транспортировку пластовой жидкости из скважин и одновременно интенсифицировать приток жидкости из пластов низкой проницаемости, проводить их очистку от кольматанта и предотвращать образование твердых парафино-газогидратных отложений в призабойной зоне и стволе скважины.

Известно устройство для освоения и обработки скважин [1] включающее пакер и струйный насос, подвешенные на колонне труб, работа которого основана на создании повторяющихся депрессий на пласт.

Недостатком устройства является низкая эффективность его работы.

Наиболее близким к изобретению является устройство [2] предназначенное для обработки и освоения продуктивных горизонтов путем создания высокочастотных волн растяжения-сжатия в пластовой жидкости при депрессии, которое состоит из струйного насоса, подвешенного с пакером на колонне труб, а в камере смещения насоса, перед соплом, размещен высокочастотный гидродинамический излучатель.

Существенным недостатком данного устройства является невозможность обеспечения непрерывного процесса отбора пластовой продукции и транспортировки ее на устье скважины. Низкая эффективность очистки призабойной зоны от кольматанта, обладающего повышенной адгезией к поверхности трещин и поровых каналов.

Недостатки работы устройства обусловлены тем, что значительная часть энергии создаваемых волн растяжения передается надпакерной жидкости и излучается в непродуктивные зоны скважины; высокочастотные же волны от части излучателя, контактирующего с подпакерной жидкостью, ввиду их сильного поглощения в пластовой жидкости и в среде пласта, а также из-за рассеивания на стенках скважины, проходят вглубь призабойной зоны лишь на незначительную величину и не оказывают заметного воздействия на процессы очистки пласта и приток пластовой жидкости в скважину. Кроме того, сам процесс генерации колебаний, заключающийся в торможении жидкости в сопле струйного аппарата, сильно влияет на работу последнего, уменьшая как достижимый перепад давления насоса, так и коэффициент нижекции, ввиду чего данное устройство не может эффективно использоваться для транспортировки пластовой жидкости на устье скважин.

Задача изобретения повышение эффективности работы установки, снижение энергетических затрат.

Поставленная задача достигается тем, что в известном устройстве, имеющем струйный насос с соплом, камерой смещения, с корпусом, установленным на пакере на колонне труб, и гидродинамический излучатель, верхняя часть которого размещена в камере смешения, а нижняя часть в подпакерной зоне; из сопловой камеры струйного насоса в подпакерную часть выполнен проходной канал, внутри которого установлен клапан-реле, гидродинамический излучатель, предпочтительно низкочастотный, установлен под пакером на колонне труб, на уровне интервала перфорации, соединен с проходным каналом через фильтр-муфту и имеет гидравлическую связь с сопловой камерой через клапан-реле.

При работе струйного насоса по достижению определенного заданного уровня депрессии в подпакерной зоне скважины клапан-реле срабатывает и открывает подачу жидкости из сопловой камеры на гидравлический генератор. После повышения давления на забое, до давления, близкого или равного пластовому, клапан-реле перекрывает поток рабочей жидкости на генератор и работает только струйный насос на откачку пластовой жидкости с забоя скважины на устье. Длительность работы генератора определяется разницей давления открывания и закрывания клапан-реле, а периодичность включения условиями притока жидкости из пласта, и темпом его снижения.

Заявляемая установка обеспечивает, при закрытом клапане-реле, работу струйного насоса в оптимальном режиме с коэффициентом инжекции и гидравлическим напором, достаточным для откачки добываемой продукции, а также позволяет создавать периодически при открывании клапана, интенсивные пульсации давления при депрессии на забое. Низкочастотные колебания, обладая меньшим затуханием по сравнению с высокочастотными, не претерпевая заметного затухания, глубоко проникают в призабойную зону пласта. Поскольку структурированные кольматирующие загрязнения обладают существенным временем релаксации, эффект воздействия от периодического включения вибрации аналогичен непрерывному созданию колебаний. В период отключения гидрогенератора струйный насос работает о оптимальном для данной скважины режиме и откачивает пластовую жидкость до тех пор, пока последующее определенное понижение давления под пакером, обусловленное ухудшением притока из пласта, не вызовет срабатывания клапана-реле и очередного включения вибрации.

На чертеже показана схема скважинной насосной установки.

Установка состоит из струйного насоса 1, вставляемого в корпус 2, с сопловой камерой 3, камерой смешения, диффузором и ловильной головкой 7, ответвленной фильтр-муфты 8 и гидравлического генератора упругих низкочастотных колебаний 6, установленных на пакере 4 на колонне труб 5, генератор через ответвлительную фильтр-муфту соединен с проходным каналом 12 и имеет гидравлическую связь с сопловой камерой нососа через клапан-реле 9. Ответвлительная муфта-фильтр 8 служит для отделения потока рабочей жидкости генератора и потока откачиваемой с забоя пластовой жидкости, а также отделения от последней крупных механических частиц.

Установка работает следующим образом.

Корпус устройства с пакером, фильтр-муфтой и генератором на колонне труб опускается в сважину в зону продуктивного пласта. После пакерирования в скважину под действием собственного веса внутри насосно-компрессорных труб погружается струйный насос фиксируется в корпусе устройства на специальном посадочном уплотнительном седле 10. По колонне труб с устья в насос закачивает рабочую жидкость (например нефть). В начальный момент, когда давление под пакером высокое, клапан-реле закрыт и перекрывает доступ рабочей жидкости на генератор. Струйный насос выходит на оптимальный режим и откачивает пластовую жидкость из-под пакерного пространства скважины через фильтр-муфту и канал 11 в камеру смещения и далее через дифуззор в затрубное пространство 13, транспортируя на устье скважины. Если по мере работы насоса, давление в подпакерной зоне понижается до определенного заданного значения, управляющий клапан открывается и часть рабочей жидкости через проходной канал 12 и фильтр-муфту проходит на гидравлический генератор, создавая низкочастотные колебания. Струйный насос, откачивая из-под пакера добавочную жидкость, поступающую из выхода генератора, выходит из оптимального режима и давления под пакером растет до последующего закрывания клапана-реле. Подобный процесс периодически повторяется.

Вследствие периодического включения интенсивной вибрации на забое в пластовой жидкости и коллекторе призабойной зоны создаются низкочастотные упругие колебания. Под их действием происходит снижение вязкости кольматанта и отрыв его частиц от стенок порового пространства, расширение имеющихся каналов фильтрации. Поскольку вибрация сочетается с депрессией и отбором пластовой жидкости, то загрязнение удаляются из призабойной зоны пласта, ускоряется фильтрация и расширяется профиль притока в скважину. Надежность и высокий ресурс работы струйного насоса и гидравлического автоколебательного генератора, не имеющих движущихся механических и подверженных износу узлов, обеспечивают длительную бесперебойную работу установки, что устраняет появление застойных зон пластовой жидкости в стволе и пористой среде призабойной зоны скважины и предотвращает образование там твердых соле-парафино-газгидратных отложений.

Конструкция установки обладает свойством авторегулирования: в случае хорошего состояния призабойной зоны приток флюида из пласта постоянен и давление на забое, при работе струйного насоса, не снижается, при этом гидрогенератор не включается или же включается редко. По мере загрязнения призабойной зоны и ухудшения притока из пласта гидрогенераторов включается тем чаще, чем выше степень загрязнения. Тем самым степень воздействия регулируется самим состоянием призабойной зоны.

В случае необходимости смены режима работы насоса, изменения параметров сопла и камеры смешения, он извлекается на устье с помощью стандартного ловителя, спускаемого на тросе или кабеле, а затем спускается обратно под действием собственного веса.

Между клапаном-реле и гидродинамическим излучателем может устанавливаться регулятор давления, который обеспечивает заданный перепад давления между входом и выходом генератора и оптимальный режим его работы, облегчает настройку клапана реле, ограничевает расходы жидкости, увеличивает надежность функционирование устройства.

Использование: в области струйной техники. Сущность: гидродинамический излучатель установлен под пакером на колонне труб на уровне интервала перфорации, из сопловой камеры струйного насоса в подпакерную часть выполнен проходной канал, внутри которого установлен клапан-реле, гидродинамический излучатель соединен с проходным каналом через фильтр-муфту и имеет гидравлическую связь с сопловой камерой. 3 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Скважинная насосная установка, содержащая струйный насос с корпусом, установленным на пакере на колонне труб, с соплом и камерой смешения, и гидродинамический излучатель, верхняя часть которого размещена в камере смешения, а нижняя часть в подпакерной зоне, отличающаяся тем, что гидродинамический излучатель установлен под пакером на колонне труб на уровне интервала перфорации, из сопловой камеры струйного насоса в подпакерную часть выполнен проходной канал, внутри которого установлен клапан-реле, гидродинамический излучатель соединен с проходным каналом через фильтр-муфту и имеет гидравлическую связь с сопловой камерой. 2. Установка по п.1, отличающаяся тем, что между гидродинамическим излучатеем и клапаном реле на колонне труб установлен регулятор давления или расхода. 3. Установка по п. 1, отличающаяся тем, что струйный насос выполнен вставным в корпус. 4. Установка по п.1, отличающаяся тем, что содержит низкочастотный гидродинамический излучатель с диапазоном частот от 5 до 700 Гц.