СКВАЖИННАЯ НАСОСНАЯ УСТАНОВКА Российский патент 1999 года по МПК F04F5/02 

Изобретение относится к струйной технике и может быть использовано в насосных скважинных установках.

Известна скважинная насосная установка (авт. св. СССР N 1520266, кл. F 04 F 5/02, 1989 г.), содержащая подъемную трубу с профилированным приемным патрубком, размещенным в последнем с возможностью осевого перемещения струйным насосом с активным соплом, камерой смешения, диффузором и каналами подвода пассивной среды, причем наружная поверхность насоса выполнена в виде двухступенчатого дифференциального поршня с образованием большей ступенью последнего и приемным патрубком вакуумной камеры, последняя сообщена с каналами подвода пассивной среды насоса.

Недостатком известной установки является невозможность при создании большей депрессии на пласт использовать ее для прямой промывки.

Наиболее близкой к предлагаемому техническому решению и выбранной за прототип является скважинная насосная установка (авт. св. СССР N 1161724, кл. F 04 F 5/02, 1985 г.), содержащая колонну насосных труб (НКТ), пакер и спускаемый струйный аппарат со ступенчатым корпусом, в котором выполнены каналы для подвода пассивной среды, активным соплом, камерой смешения и диффузором, причем колонна насосных труб выше пакера снабжена расположенной в ней направляющей втулкой с кольцевым выступом и стабилизирующим патрубком с рядом горизонтальных выходных отверстий, корпус выполнен четырехступенчатым с переменным диаметром ступеней, уменьшающимся в сторону пакера, причем ступень с наибольшим диаметром установлена в направляющей втулке с упором на кольцевой выступ над каналами для подвода пассивной среды, а ступень с наименьшим диаметром размещена в стабилизирующем патрубке над рядом выходных отверстий, кроме того, корпус выполнен с разъемом между ступенями, а активное сопло, камера смешения и диффузор - в виде сменных втулок.

Недостатком известного устройства является невозможность использования его для обратной промывки в течение одного технологического процесса. При создании меньшей депрессии на пласт, при которой выдерживает опрессовка обсадной колонны, эффективнее использовать обратную промывку, так как при прямой промывке происходит зашламовывание затрубного пространства, из-за чего зачастую невозможно поднять насосно-компрессорные трубы. Кроме того, при прямой промывке производится более медленнее в сравнении с обратной промывкой подъем флюида. Для перевода скважины с прямой на обратную промывку при использовании известного устройства необходимо заглушить скважину, сняться с пакера, поднять НКТ со скважинной насосной установкой и заменить последнюю на установку для обратной промывки, затем снова спустить НКТ с насосной установкой в скважину. Для осуществления этих операций необходима дорогостоящая техника и большие затраты времени.

Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является создание скважинной насосной установки, позволяющей проводить освоение скважин исходя из сложившихся обстоятельств и условий как прямой, так и обратной промывками при одном ее спуске, одном технологическом процессе без глушения скважины и без подъема НКТ.

Техническим результатом изобретения является расширение функциональных возможностей путем освоения скважин как прямой, так и обратной промывками при одном спуске скважинной насосной установки и одном технологическом процессе без глушения скважины и подъема НКТ.

Скважинная насосная установка, содержащая колонну насосно-компрессорных труб, переводник-муфту, переводник-ниппель, установленный между последними струйный аппарат, состоящий из разъемного корпуса с выполненными каналами для подвода пассивной среды, активного сопла, камеры смешения и диффузора, выполненных в виде сменных втулок, и пакер, согласно изобретению дополнительно содержит ступенчатый вкладыш, установленный в корпусе, вмещающий в себя входной диффузор, активное сопло, камеру смешения, диффузор и имеющий в верхней и нижней ступенях сквозные пазы, а в средней части - всасывающие отверстия; в корпусе выполнены расточки, образующие со ступенчатым вкладышем входную камеру, основную и резервную всасывающие камеры; в верхней части корпуса выполнены продольные отверстия, а под резервной всасывающей камерой - угловые нагнетательные каналы; каналы для подвода пассивной среды выполнены продольными, кроме того, в нижней части корпуса выполнены дополнительные продольные каналы для подвода пассивной среды, а в переводнике-муфте установлена распорная втулка, в которой расположен замок, соединенный со ступенчатым вкладышем и включающий корпус с выполненными в нем сквозными пазами, в которых установлены подпружиненные упоры, нижние концы последних выполнены с выступом и расположены в пазах подпружиненной втулки, размещенной в нижней части корпуса замка, верхняя часть упоров выполнена с выступом и упирается в подпружиненную втулку, размещенную в посадочном седле, установленном на распорной втулке и имеющем продольные отверстия, причем всасывающие отверстия, выполненные в средней части ступенчатого вкладыша, расположены напротив основной всасывающей камеры при прямой промывке и напротив резервной всасывающей камеры - при обратной.

Предлагаемое изобретение поясняется чертежами.

На фиг. 1 изображена скважинная насосная установка для прямой промывки, продольный разрез.

На фиг. 2 изображена скважинная насосная установка для обратной промывки, продольный разрез.

Скважинная насосная установка содержит колонну насосно-компрессорных труб 1, переводник-муфту 2, переводник-ниппель 3 и установленный между ними (2 и 3) струйный аппарат 4, состоящий из разъемного корпуса 5 с выполненными продольными каналами 6 для подвода пассивной среды, ступенчатого вкладыша 7, установленного в корпусе 5, вмещающего в себя входной диффузор 8, активное сопло 9, камеру смешения 10, диффузор 11, выполненные в виде сменных втулок; и пакер 12. В верхней и в нижней ступенях вкладыша 7 выполнены сквозные пазы 13 и 14, а в его средней части - всасывающие отверстия 15. В корпусе 5 выполнены расточки, образующие со ступенчатым вкладышем 7 входную камеру 16, основную 17 и резервную 18 всасывающие камеры; в верхней части корпуса 5 выполнены продольные отверстия 19, а под резервной всасывающей камерой 18 - угловые нагнетательные каналы 20. В нижней части корпуса 5 выполнены дополнительные продольные каналы 21 для подвода пассивной среды. В переводнике-муфте 2 установлена распорная втулка 22, в которой расположен замок 23, соединенный резьбовым соединением со ступенчатым вкладышем 7 и включающий корпус 24, с выполненными в нем сквозными пазами 25, в которых установлены подпружиненные упоры 26. Нижние концы упоров 26 выполнены с выступом 27 и расположены (в рабочем положении) в пазах втулки 28, поджимаемой пружиной 29 и размещенной в нижней части корпуса 24 замка 23. Верхняя часть упоров 25 выполнена с выступом 30 и упирается во втулку 31, поджимаемую пружиной 32 и размещенную в посадочном седле 33. Последнее установлено на распорной втулке 22 и имеет продольные отверстия 34. Всасывающие отверстия 15 расположены напротив основной всасывающей камеры 17 при прямой промывке и напротив резервной всасывающей камеры 18 - при обратной. Снаружи ступенчатого вкладыша 7 установлены уплотнительные элементы 35.

Устройство работает следующим образом.

Оборудование, включающее хвостовик-фильтр, патрубок и скважинную насосную установку, спускают на насосно- компрессорных трубах (НКТ) до продуктивного пласта. Пакер 12 устанавливают (распакеровывают) выше этого продуктивного пласта. При спуске оборудования замок 23 скважинной насосной установки находится в рабочем положении. (Нижние концы упоров 26 сдвинуты, расположены и зафиксированы в пазах втулки 28, а верхние - раздвинуты и зафиксированы втулкой 31 выступами 30 в посадочном седле 33). В струйном аппарате 4 содержимое ступенчатого вкладыша 7 расположено в следующей последовательности (от замка 23): входной диффузор 8, активное сопло 9, камера смешения 10, диффузор 11, а всасывающие отверстия 15 расположены напротив основой всасывающей камеры 17. Подают активную среду при заданном давлении по НКТ к струйному аппарату 4. Активная среда проходит через продольные отверстия 19, входную камеру 16, пазы 13, входной диффузор 8 и вытекает с большой скоростью из сопла 9. В зоне всасывающих отверстий 15 создается разряжение и из-под пакерной зоны через дополнительные продольные каналы 21, резервную всасывающую камеру 18, продольные каналы 6, основную всасывающую камеру 17 поступает пассивная среда (пластовый флюид), которая увлекается струей активной среды, вытекающей из сопла 9, смешивается с ней в камере смешения 10. Смешанный поток поступает в диффузор 11, где кинетическая энергия преобразуется в потенциальную энергию статического давления. Этот поток, выходящий из диффузора 11, через пазы 14 и угловые нагнетательные каналы 20 движется к устью скважины по затрубью.

При создании, например, меньшей депрессии на пласт переходят на обратную промывку. Для этого осуществляют доставку сваба с помощью промывки к скважинной насосной установке. При заходе сваба в замок 23 он давит на втулку 28, пружина 29 сжимается и втулка уходит вниз, освобождая выступы 27 упоров 26. При этом нижние концы последних раздвигаются, а верхние сходятся и фиксируются втулкой 31, которая поджимается пружиной 32. В это время происходит скачок давления на манометре цементировочного агрегата (ЦА), который говорит о том, что сваб дошел до места и замок 23 приведен в транспортное положение. После этого перестраивают линию от ЦА на промывку через затрубное пространство и с помощью сваба вымывают на поверхность в лубрикатор ступенчатый вкладыш 7, который соединен с замком 23 и содержит входной диффузор 8, активное сопло 9, камеру смешения 10 и диффузор 11.

На поверхности меняют расположение содержимого вкладыша 7 в следующей последовательности (от замка 23): диффузор 11, камера смешения 10, активное сопло 9, входной диффузор 8. Замок 23 находится в транспортном положении. Перестраивают линию ЦА на промывку через трубное пространство. С промывкой спускают вкладыш на свабе в скважину и устанавливают в струйном аппарате 4 скважинной насосной установки. Всасывающие отверстия 15 при этом расположены напротив резервной всасывающей камеры 18. Нижние концы упоров 26 сдвигаются, заходят в пазы втулки 28 и фиксируются ею. Втулка 31 соскакивает с пружины 32. Верхние концы упоров 26 раздвигаются, зацепляются и фиксируются выступами 30 в посадочном седле 33 в рабочем положении.

После установки вкладыша 7 в струйном аппарате 4 на поверхности переключают задвижки и подают промывочную жидкость в затрубное пространство. Обратной циркуляцией вымывают сваб и продолжают освоение скважины. При заданном давлении в затрубное пространство подают активную среду, которая через угловые нагнетательные каналы 20, пазы 14 и входной диффузор 8 поступает в сопло 9. В зоне всасывающих отверстий 15 создается разряжение, благодаря которому из-под пакерной зоны через дополнительные каналы 21, резервную всасывающую камеру 18 поступает пассивная среда (пластовый флюид), которая увлекается струей активной среды, вытекающей из сопла 9, смешивается с ней в камере смешения 10 и выбрасывается через диффузор 11, пазы 13, входную камеру 16, продольные отверстия 19, распорную втулку 22, продольные отверстия 34 в подвеску труб НКТ.

Использование предлагаемого изобретения в сравнении с прототипом позволит осваивать скважины исходя из сложившихся обстоятельств и условий чередующимися между собой прямыми и обратными промывками при одном спуске скважинной насосной установки и одном технологическом процессе. Это значительно сократит затраты и потерю времени на освоение за счет исключения операций по глушению скважины, снятия пакера, поднятия НКТ со скважинной насосной установкой, замены ее на установку для обратной промывки и последующего спуска в скважину, а также за счет исключения материальных затрат на дорогостоящую для осуществления этих операций технику.

Устройство предназначено для использования в насосных скважинных установках и позволяет проводить освоение скважин исходя из сложившихся обстоятельств и условий как прямой, так и обратной промывками при одном ее спуске, одном технологическом процессе без глушения скважин и без подъема НКТ. Скважинная насосная установка содержит колонну насосно-компрессорных труб 1, переводник-муфту 2, переводник-ниппель 3 и установленный между ними (2 и 3) струйный аппарат 4, состоящий из разъемного корпуса 5 с выполненными продольными каналами 6 для подвода пассивной среды, ступенчатый вкладыш 7, установленный в корпусе 5, вмещающий в себя входной диффузор 8, активное сопло 9, камеру смешения 10, диффузор 11, выполненные в виде сменных втулок, и пакер 12. В верхней и нижней ступенях вкладыша 7 выполнены сквозные пазы 13 и 14, а в его средней части - всасывающие отверстия 15. В корпусе 5 выполнены расточки, образующие со ступенчатым вкладышем 7 входную камеру 16, основную 17 и резервную 18 всасывающие камеры. B верхней части корпуса 5 выполнены продольные отверстия 19, а под резервной всасывающей камерой 18 - угловые нагнетательные каналы 20. В нижней части корпуса 5 выполнены дополнительные продольные каналы 21 для подвода пассивной среды. B переводнике-муфте 2 установлена распорная втулка 22, в которой расположен замок 23, соединенный резьбовым соединением со ступенчатым вкладышем 7 и включающий корпус 24 с выполненными в нем сквозными пазами 25, в которых установлены подпружиненные упоры 26. Всасывающие отверстия 15 расположены напротив основной всасывающей камеры 17 при прямой промывке и напротив резервной всасывающей камеры 18 при обратной. Позволяет проводить освоение скважин как прямой, так и обратной промывками при одном спуске насосной установки, одном технологическом процессе без глушения скважины и без подъема НКТ. 2 ил.

Скважинная насосная установка, содержащая колонну насосно-компрессорных труб, переводник-муфту, переводник-ниппель, установленный между последними струйный аппарат, состоящий из разъемного корпуса с выполненными каналами для подвода пассивной среды, активного сопла, камеры смешения и диффузора, выполненных в виде сменных втулок, и пакер, отличающаяся тем, что дополнительно содержит ступенчатый вкладыш, установленный в корпусе, вмещающий в себя входной диффузор, активное сопло, камеру смешения, диффузор и имеющий в верхней и нижней ступенях сквозные пазы, а в средней части всасывающие отверстия; в корпусе выполнены расточки, образующие со ступенчатым вкладышем входную камеру, основную и резервную всасывающие камеры; в верхней части корпуса выполнены продольные отверстия, а под резервной всасывающей камерой - угловые нагнетательные каналы; каналы для подвода пассивной среды выполнены продольными, кроме того, в нижней части корпуса выполнены дополнительные продольные каналы для подвода пассивной среды, а в переводнике-муфте установлена распорная втулка, в которой расположен замок, соединенный со ступенчатым вкладышем и включающий корпус с выполненными сквозными пазами, в которых установлены подпружиненные упоры, нижние
концы последних выполнены с выступом и расположены в пазах подпружиненной втулки, размещенной в нижней части корпуса замка, верхняя часть упоров выполнена с выступом и упирается в подпружиненную втулку, размещенную в посадочном седле, установленном на распорной втулке и имеющем продольные отверстия, причем всасывающие отверстия, выполненные в средней части ступенчатого вкладыша, расположены напротив основной всасывающей камеры при прямой промывке и напротив резервной всасывающей камеры при обратной.