ТАНДЕМНАЯ СКВАЖИННАЯ СТРУЙНАЯ УСТАНОВКА Российский патент 1997 года по МПК F04F5/02 

Изобретение относится к струйной технике, преимущественно к скважинным струйным установкам для обработки призабойной зоны пласта скважины гидродинамическими импульсами рабочей среды.

Известна скважинная струйная установка, содержащая установленный на колонне насосно-компрессорных труб струйный насос с активным соплом, камерой смещения и диффузором [1]
Однако данная скважинная струйная установка не имеет возможности оказывать какое-либо воздействие на продуктивный пласт, что резко сужает область ее использования.

Известна и другая скважинная струйная установка, содержащая установленный на колонне насосно-компрессорных труб струйный насос с активным соплом, камерой смешения, диффузором, каналом подвода активной среды и каналом подвода пассивной среды [2] Данная установка является наиболее близкой к описываемой.

В данной скважинной струйной установке удалось совместить две функции - промывку скважины и откачку из скважины среды. Однако в данной установке не достаточно эффективно используется энергия жидкостной среды для воздействия на продуктивный пласт, что снижает эффективность работы установки.

Задачей изобретения является повышение продуктивности нефтяных и газовых скважин, вводимых в эксплуатацию, повышение приемистости нагнетательных скважин, вводимых после бурения и капремонта, восстановление и повышение коэффициента продуктивности и начальной проницаемости нефтяных и газовых скважин после их ремонта.

Указанная задача достигается тем, что в скважинной струйной установке, содержащей установленный на колонне насосно-компрессорных труб струйный насос с активным соплом, камерой смешения, диффузором, каналом подвода активной среды и каналом подвода пассивной среды на колонне насосно-компрессорных труб со стороны входа в активное сопло установлен струйный вихревой аппарат, содержащий полый корпус с боковыми каналами и подключенным к каналу подвода среды осевым каналом, установленные в корпусе соосно последнему обтекатель и втулку с винтовыми каналами на ее внутренней поверхности, в корпусе выполнена вихревая камера, со стороны наружной поверхности корпуса в последнем выполнен кольцевой расширяющийся канал, образованный двумя коническими соосными корпусу поверхностями, втулка и обтекатель установлены в корпусе с возможностью замены, обтекатель выполнен разборным и состоит из съемных входного конуса и центрального тела, наружная поверхность которого образована винтовыми каналами, а вихревая камера сообщена с кольцевым расширяющимся каналом посредством боковых, тангенциально выполненных каналов. Со стороны входа в активное сопло может быть установлен фильтр.

Выполнение скважинной струйной установки описанным выше образом позволяет добиться резкого повышения скорости потока рабочей среды в горизонтальной плоскости в зоне установки струйного вихревого аппарата путем подачи потока рабочей среды через боковые каналы по касательной к поверхности кольцевого расширяющегося канала, что позволяет дополнительно резко увеличить скорость потока с образованием в последнем полостей и кавитационных каверн. По мере движения рабочего потока по расширяющемуся каналу нарастает скорость рабочего потока, что ведет к дальнейшему увеличению полостей и каверн по объему и количеству в потоке. Разрыв полостей и каверн, т.е. кавитация, идет интенсивно и лавинообразно, приобретает колебательный характер с резонансными явлениями. Одновременно происходит вынос полостей и каверн с потоком в каналы, поры и трещины продуктивного пласта, причем радиус такой обработки призабойной зоны пласта может достигать десятков метров и может регулироваться путем изменения давления нагнетания и скорости потока рабочей среды. Схлопывание полостей и каверн в зоне пласта сопровождается звуковыми волнами и сильными гидравлическими ударами с возникновением вибрации, что создает высокую разрушающую силу в пласте. Одновременно со струйным вихревым аппаратом рабочая среда поступает в активное сопло струйного насоса, что позволяет интенсивно откачивать среду из зоны обработки продуктивного пласта, что позволяет интенсифицировать процесс подготовки скважины к рабочему режиму эксплуатации.

Как результат от создания описанного выше режима работы в призабойной зоне пласта достигается эффективное повышение продуктивности нефтяных и газовых скважин, восстанавливается начальная проницаемость скважин после капремонта, повышается фазовая проницаемость для нефти и достигается возможность удалять воду и гидратные слои с поверхности пород призабойной зоны пласта.

На фиг. 1 представлен продольный разрез описываемой скважинной струйной установки; на фиг. 2 продольный разрез установки в варианте выполнения с фильтром.

Скважинная струйная установка содержит пакер 1, установленный на колонне насосно-компрессорных труб 2 струйный насос с активным соплом 3, камерой смешения 4, диффузором 5, каналом 6 подвода активной среды и каналом 7 подвода откачиваемой (пассивной) среды. Установка снабжена установленным на колонне насосно-компрессорных труб 2 со стороны входа в активное сопло 3 струйным вихревым аппаратом, содержащим полый корпус 8 с боковыми каналами 9 и подключенными к каналу 6 подвода активной среды осевым каналом 10, установленные в корпусе 8 соосно последнему обтекатель 11 и втулку 12 с винтовыми каналами на ее внутренней поверхности, в корпусе 8 выполнена вихревая камера 13, со стороны наружной поверхности корпуса 8 в последнем выполнен кольцевой расширяющийся канал 14, образованный двумя коническими соосными корпусу 8 поверхностями, втулка 12 и обтекатель 11 установлены в корпусе 8 с возможностью замены, обтекатель 11 выполнен разборным и состоит из съемных входного конуса 15 и центрального тела 16, наружная поверхность которого образована винтовыми каналами, а вихревая камера 13 сообщена с кольцевым расширяющимся каналом 14 посредством боковых, тангенциально выполненных каналов 9. Со стороны входа в активное сопло 3 установлен фильтр 17.

Скважинная струйная установка работает следующим образом.

Рабочую среду по колонне насосно-компрессорных труб 2 подают одновременно в активное сопло 3 струйного насоса и в полый корпус 8 струйного вихревого аппарата. В струйном вихревом аппарате рабочая среда набегает на входной конус 15, который направляет ее в винтовые каналы, образованные втулкой 12 и центральным телом 16 обтекателя 11. В винтовых каналах рабочая среда приобретает вращательное движение с резким увеличением скорости рабочего потока. Из винтовых каналов рабочая среда поступает в вихревую камеру 13, где поток рабочей среды докручивается с дальнейшим увеличением скорости и движение рабочего потока стабилизируется в горизонтальной плоскости. Раскрученный стабилизированный поток под действием центробежных сил и давления непрерывно истекает через боковые каналы 9 в кольцевой расширяющийся канал 14, где достигается очень резкое увеличение скорости потока рабочей среды с возникновением локального разрыва сплошности потока с образованием полостей и каверн, заполненных паром и газом. Движение потока рабочей среды в кольцевом расширяющемся канале 14 происходит с нарастанием скорости и соответственно с созданием условий для отрыва от стенок и образования новых каверн и пустот, что, в конечном счете, приводит к возникновению колебательного процесса, резонансных явлений и гидравлических ударов. Поток выносит полости и каверны за пределы установки в каналы и поры продуктивного пласта, в которых происходит мгновенная конденсация пара и газа, и полости и каверны схлопываются, создавая гидравлические удары и вибрацию в призабойной зоне пласта. Следствием описанных выше процессов будет возникновение в продуктивном пласте резонансных колебательных явлений с большой разрушающей силой. Одновременно рабочая среда, истекая из активного сопла, увлекает в камеру 4 смешения из призабойной зоны пульпу, образовавшуюся в результате работы вихревого аппарата. Из камеры 4 смешения образовавшаяся смесь откачиваемой и рабочей сред поступает в диффузор 5 и далее на поверхность.

Таким образом достигается поставленная задача повышение проницаемости призабойной зоны продуктивного пласта с соответствующим повышением или восстановлением продуктивности скважины.

Использование: в струйной технике. Сущность изобретения: скважинная струйная установка содержит струйный насос и струйный вихревой аппарат с корпусом и соосно в нем установленными втулкой с винтовыми каналами на ее внутренней поверхности и обтекателем с входным конусом и центральным телом, на наружной поверхности которого выполнены винтовые каналы, а корпус аппарата со стороны его наружной поверхности выполнен с кольцевым расширяющимся каналом, сообщенным с винтовыми каналами посредством боковых каналов и вихревой камеры. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Тандемная скважинная струйная установка, содержащая установленный на колонне насосно-компрессорных труб струйный насос с активным соплом, камерой смешения, диффузором, каналом подвода активной среды и каналом подвода пассивной среды, отличающаяся тем, что установка снабжена установленным на колонне насосно-компрессорных труб со стороны входа в активное сопло струйным вихревым аппаратом, содержащим полый корпус с боковыми каналами и подключенным к каналу подвода активной среды осевым каналом, установленные в корпусе соосно последнему обтекатель и втулку с винтовыми каналами на ее внутренней поверхности, в корпусе выполнена вихревая камера, со стороны наружной поверхности корпуса в последнем выполнен кольцевой расширяющийся канал, образованный двумя коническими соосными корпусу поверхностями, втулка и обтекатель установлены в корпусе с возможностью замены, обтекатель выполнен разборным и состоит из съемных входного конуса и центрального тела, наружная поверхность которого образована винтовыми каналами, а вихревая камера сообщена с кольцевым расширяющимся каналом посредством боковых, тангенциально выполненных каналов. 2. Установка по п.1, отличающаяся тем, что со стороны входа в активное сопло установлен фильтр.