УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОСВОЕНИЯ СКВАЖИНЫ И ВОЗДЕЙСТВИЯ НА ПРИЗАБОЙНУЮ ЗОНУ ПЛАСТА (ВАРИАНТЫ) Российский патент 1997 года по МПК E21B43/25 E21B43/27 E21B28/00 

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности.

Известно устройство для освоения и обработки скважины, включающее рабочую трубу, образующую с эксплуатационной колонной затрубное пространство, пакер, разобщающий затрубное пространство с подпакерной зоной, струйный насос, камера всасывания которого сообщена с подпакерной зоной, а выход сообщен с затрубным пространством, обратный клапан, установленный на выходе из диффузора струйного насоса, и оборудованную обратным клапаном гидравлическую линию, сообщающую подпакерную зону с рабочей трубой, являющееся прототипом для заявляемого устройства (а.с. N 1339236, кл. E 21 B 43/27).

Недостатком этого устройства является малая эффективность очистки призабойной зоны из-за ограниченности характеристик создаваемых волн давления и недостаточной управляемости процессом.

Целью изобретения является повышение эффективности процесса за счет обработки скважины каким-либо химреагентом в режиме гидроимпульсного воздействия на призабойную зону пласта.

Сущность изобретения заключается в том, что устройство включающее рабочую трубу, образующую с эксплуатационной колонной затрубное пространство, пакер, разобщающий затрубное пространство с подпакерной зоной, струйный насос, камера всасывания которого сообщена с подпакерной зоной, а выход сообщен с затрубным пространством, обратный клапан, установленный на выходе из диффузора струйного насоса, и оборудованную обратным клапаном гидравлическую линию, сообщающую подпакерную зону с рабочей трубой, снабжено дополнительной камерой, сообщенной с затрубным пространством, с размещенным в ней распределительным органом, имеющего возможность поочередного перекрытия двух выходных каналов, и двумя импульсными трубками, соответственно сообщенными с выходами каналами.

Предлагается два основных варианта устройства. Первый вариант предусматривает то, что камера с распределительным органом напрямую сообщена каналом с затрубным пространством, одна из импульсных трубок гидравлически связана с подпакерной зоной, а другая с рабочей трубой, а выход из диффузора струйного насоса и выход из импульсной трубки, связанной с рабочей трубой, снабжены обратными клапанами. Этот вариант предусматривает также подвариант, в котором устройство имеет дополнительный канал с обратным клапаном, гидравлически связывающим подпакерную зону с рабочей трубой.

Второму варианту обе импульсные трубки сообщены с подпакерной зоной, камера с распределительным органом сообщена с затрубным пространством через диффузор струйного насоса, канал всасываня которого, в свою очередь, сообщен с подпакерной зоной через камеру распределительного органа и мпульсные трубки, имеется также дополнительный канал с размещенным в нем обратным клапаном, гидравлически соединяющий подпакерную зону с рабочей трубой, и обратный клапан в напорном канале перед соплом струйного насоса. Этот вариант имеет также подвариант, в котором устройство снабжено каналом с обратным клапаном, гидравлически сообщающим подпакерную зону с каналом всасывания струйного насоса.

Схемы этого устройства по первому варианту показаны на фиг.1 и фиг.2, а по второму варианту на фиг.3 и фиг.4.

По первому варианту (фиг.1) устройство состоит из рабочей трубы 1, струйного насоса 2, включающего сопло 3, соединенного с рабочей трубой каналом 4, приемную камеру 5, соединенную с подпакерной зоной 6 каналом 7, камеру смещения 8, диффузор 9, пакера 10, разобщающего затрубное пространство 11 с подпакерной зоной, камерой 12, гидравлически соединенной с затрубным пространством каналом 13 и размещенным с ней распределительным органом 14, имеющего возможность поочередного перекрытия выходных каналов 15, 16, импульсных трубок 17, 18, обратного клапана 19, установленного на выходе диффузора струйного насоса и обратного клапана 20, установленного на выходе импульсной трубки.

Устройство работает следующим образом. Если рабочая жидкость подается в рабочую трубу 1, то, пройдя через канал 4, попадает в струйный насос 2. При этом обратный клапан 20 перекрывает проход жидкости через трубку 17 и затрубное пространство 11. В этом случае устройство работает как струйный насос, с выходом рабочей и подсасываемой из подпакерной зоны жидкости в затрубное пространство.

Если рабочая жидкость подается в затрубное пространство 11 (рабочая труба закрыта), то пройдя через канал 13, попадает в камеру 12, в которой размещен распределительный орган 14. В данном случае распределительный орган выполнен в виде рабочей камеры 21, имеющей дроссельные отверстия 22 и внутри которой находится отбойная шайба 23. Распределительный орган перекрывает один из выходных каналов (в данном случае 16). При этом жидкость, пройдя через дроссельные отверстия, поступает в другой канал 15, импульсную трубку 17 и далее в рабочую трубу 1. При создании определенного расхода рабочей жидкости в рабочей камере 21 образуется дисбаланс сил, действующих на отбойную шайбу с одной и с другой стороны, за счет падения давления при прохождении жидкости через дроссельные отверстия. При этом шайба перебрасывается к другому каналу 15, перекрывая его и одновременно открывая перекрытый ранее канал 16. В этом случае поток жидкости направляется через выходной канал 16 в импульсную трубку 18 и далее в подпакерную зону 6. В последующем процесс переброски шайбы повторяется.

Так как распределительный орган срабатывает практически мгновенно, то в импульсных трубках возникают импульсы давления, величина которых будет зависеть от давления в рабочей жидкости.

После того, как система распределительный орган импульсные трубки начинает свою работу, то частота срабатывания отбойной шайбы будет зависеть от длины импульсных трубок, в которых происходят волновые процессы. Иначе говоря, через некоторое время после запуска устройства, последнее начинает работать в автоколебательном режиме.

Если скважина имеет недостаточную приемистость для запуска и продолжения работы устройства в импульсном режиме, то поступление рабочей жидкости в устройство с необходимым расходом можно регулировать открытием рабочей трубы 1. В этом случае часть жидкости перетекает из подпакерной зоны в рабочую трубу через канал 7, сопло 3 и канал 4.

При работе устройства в режиме пульсатора с перетоком части жидкости из подпакерной зоны в рабочую трубу гидродинамические потери, связанные с малым сечением сопла 3, могут быть столь значительными, что будут препятствовать нормальной работе устройства. В этом случае в устройстве предусмотрен дополнительный канал 24 (фиг.2) с обратным клапаном 25, который ликвидирует гидродинамические потери, связанные с прохождением жидкости через сопло струйного насоса.

По второму варианту (фиг. 3) устройство состоит из рабочей трубы 1, струйного насоса 2, включающего сопло 3, соединенного с рабочей трубой каналом 4, снабженного обратным клапаном 19, приемную камеру 5, соединенную с подпакерной зоной 6 каналом 7, камеру смещения 8, диффузор 9, пакера 10, разобщающего затрубное пространство 11 с подпакерной зоной, канала 13, соединяющего рабочую трубу с подпакерной зоной и снабженным обратным клапаном 20, камеры 12, с размещенным в ней распределительным органом 14, имеющего возможность поочередного перекрытия выходных каналов 15, 16 и импульсных трубок 17, 18.

Устройство работает следующим образом. Если рабочая жидкость подается в рабочую трубу 1, то, пройдя через канал 4, попадает в струйный насос 2. При этом обратный клапан 20 перекрывает проход жидкости через канал 13 в подпакерную зону 6. В этом случае устройство работает как струйный насос, с выходом подсасываемой из подпакерной зоны жидкости, через импульсные трубки 17 или 18, распределительный орган 14, канал 17, диффузор 9 в затрубное пространство 11.

Если рабочая жидкость подается в затрубное пространство 11 (рабочая труба закрыта), то пройдя через диффузор 9 (в обратном направлении), приемную камеру 5, канал 7 попадает в камеру 12, в которой размещен распределительный орган 14. В данном случае распределительный орган выполнен в виде рабочей камеры 21, имеющей дроссельные отверстия 22, внутри которой размещена отбойная шайба 23. Распределительный орган перекрывает один из выходных каналов (в данном случае 15). При этом жидкость, пройдя через дроссельные отверстия, поступает в другой канал 16, импульсную трубку 18 и далее в подпакерную зону 6. Далее устройство работает так, как описано ранее по первому варианту работы устройства.

Если скважина имеет недостаточную приемистость для запуска и продолжения работы устройства в импульсном режиме, то поступление рабочей жидкости в устройство с необходимым расходом можно регулировать открытием рабочей трубы 1. В этом случае часть жидкости перетекает из подпакерной зоны в рабочую трубу через канал 13.

Кроме того, устройство по этому варианту может быть снабжено дополнительным каналом 24 (фиг.4), сообщающим камеру 12 с подпакерной зоной 6 и снабженным обратным клапаном 25. При этом, если устройство работает в режиме струйного насоса, подсасываемая из подпакерной зоны жидкость попадает в канал 7, минуя распределительный орган 14. Это дает возможность сократить гидравлические потери и увеличить, тем самым, КПД насоса.

Таким образом, устройство (во всех представленных вариантах) может работать как гидродинамический пульсатор с закачкой какого-либо химреагента в пласт и, при необходимости, как струйный насос, например, для выноса из призабойной зоны пласта продуктов реакции и последующего освоения скважины.

Использование: изобретение относится к нефтедобыче и предназначено для освоения скважин и воздействия на призабойную зону пласта. Сущность изобретения: устройство совмещает функции струйного насоса и гидродинамического пульсатора. Устройство для освоения скважин, основанное на эжекции жидкости из пласта, снабжено дополнительным устройством, которое специальным образом гидродинамически связано со струйным аппаратом и является генератором импульсов давления. Устройство спускается в скважину с пакером на насосно-компрессорных трубах. При закачке рабочей жидкости в насосно компрессорные трубы устройство работает как струйный насос. При закачке рабочей жидкости или какого-либо химреагента в затрубное пространство устройство работает как гидродинамический пульсатор с закачкой жидкости в пласт. Предусмотрено два варианта конструктивного выполнения устройства. 2 с. и 2 з. п. ф-лы, 4 ил.

1. Устройство для освоения скважины и воздействия на призабойную зону пласта, включающее рабочую трубу, образующую с эксплуатационной колонной затрубное пространство, пакер, разобщающий затрубное пространство с подпакерной зоной, струйный насос, камера всасывания которого сообщена с подпакерной зоной, а выход сообщен с затрубным пространством, обратный клапан, установленный на выходе из диффузора струйного насоса, и оборудованную обратным клапаном гидравлическую линию, сообщающую подпакерную зону с рабочей трубой, отличающееся тем, что оно снабжено сообщенной с затрубным пространством дополнительной камерой, имеющей два выходных канала, и размещенным в ней с возможностью поочередного перекрытия упомянутых выходных каналов распределительным органом, при этом гидравлическая линия, сообщающая подпакерную зону с рабочей трубой, выполнена в виде сообщенных с выходными каналами дополнительной камеры двух импульсных трубок, одна из которых связана с подпакерной зоной, другая с рабочей трубой, а обратный клапан в упомянутой гидравлической линии установлен на выходе импульсной трубки, связанной с рабочей трубой. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что оно имеет дополнительный канал с обратным клапаном, гидравлически сообщающий подпакерную зону с рабочей трубой. 3. Устройство для освоения скважины и воздействия на призабойную зону пласта, включающее рабочую трубу, образующую с эксплуатационной колонной затрубное пространство, пакер, разобщающий затрубное пространство с подпакерной зоной, струйный насос, камера всасывания которого сообщена с подпакерной зоной, а выход сообщен с затрубным пространством, гидравлическую линию с обратным клапаном, связывающую подпакерную зону с рабочей трубой, и обратный клапан, установленный в напорном канале струйного насоса, отличающееся тем, что оно снабжено сообщенной с затрубным пространством через диффузор струйного насоса дополнительной камерой, имеющей два выходных канала, размещенным в ней с возможностью поочередного перекрытия ее выходных каналов распределительным органом, и двумя импульсными трубками, сообщенными с выходными каналами дополнительной камеры и гидравлически связанными с подпакерной зоной, а обратный клапан, установленный в напорном канале струйного насоса, расположен перед его соплом. 4. Устройство по п. 3, отличающееся тем, что оно имеет дополнительный канал с обратным клапаном, гидравлически сообщающий подпакерную зону с каналом всасывания струйного насоса.