СКВАЖИННАЯ СТРУЙНАЯ УСТАНОВКА ДЛЯ ГИДРОРАЗРЫВА ПЛАСТА Российский патент 2003 года по МПК F04F5/02 F04F5/44 

Изобретение относится к области насосной техники, преимущественно к скважинным насосным установкам для добычи нефти из скважин.

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. RU 2059891 С1, F 04 F 5/02, 10.05.1996).

Данная скважинная струйная 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 близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является скважинная струйная установка, содержащая пакер, колонну труб и струйный насос, в корпусе которого установлены активное сопло с камерой смешения и выполнен проходной канал с посадочным местом для установки герметизирующего узла с осевым каналом, при этом установка снабжена излучателем и приемником-преобразователем физических полей, размещенным со стороны входа в струйный насос откачиваемой из скважины среды и установленным на кабеле, пропущенном через осевой канал герметизирующего узла, выход струйного насоса подключен к колонне труб выше герметизирующего узла, вход канала для подвода откачиваемой среды струйного насоса подключен к колонне труб ниже герметизирующего узла, а вход канала подачи рабочей среды в активное сопло подключен к пространству, окружающему колонну насосно-компрессорных труб и в корпусе струйного насоса выполнено несколько каналов подвода откачиваемой среды (см. патент RU 2106540 С1, кл. F 04 F 5/02, 10.03.1998).

Данная струйная установка позволяет проводить различные технологические операции в скважине ниже уровня установки струйного насоса, в том числе путем снижения перепада давлений над и под герметизирующим узлом. Однако данная установка не позволяет в полной мере использовать ее возможности, что связано с неоптимальными соотношениями размеров функциональных вставок, в частности блокирующей вставки скважинной струйной установки.

Задачей, на решение которой направлено настоящее изобретение, является оптимизация размеров различных элементов конструкции установки и за счет этого повысить надежность и производительность работы скважинной струйной установки.

Указанная задача решается за счет того, что скважинная струйная установка содержит смонтированные на колонне труб снизу-вверх входную воронку с хвостовиком, пакер с выполненным в нем центральным каналом и струйный насос, в корпусе которого соосно установлены активное сопло и камера смешения, а также выполнены канал подвода активной среды, канал для подвода откачиваемой из скважины среды и ступенчатый проходной канал с посадочным местом между ступенями, при этом в ступенчатом проходном канале предусмотрена возможность установки герметизирующего узла, который подвижно размещен на каротажном кабеле или проволоке выше наконечника для подсоединения излучателя и приемника-преобразователя физических полей и функциональных вставок: блокирующей со сквозным проходным каналом, депрессионной с автономным прибором и вставки для записи кривых восстановления пластового давления в подпакерном пространстве скважины с пробоотборником и автономным прибором, снабженным, например, датчиками давления, температуры, дебита и состава пластового флюида, выход струйного насоса подключен к внутренней полости колонны труб выше герметизирующего узла, сопло струйного насоса через канал подвода активной среды подключено к затрубному пространству скважины и канал для подвода откачиваемой из скважины среды подключен к внутренней полости колонны труб ниже герметизирующего узла, при этом функциональные вставки выполнены в верхней части с приспособлением для их установки и извлечения из скважины, диаметр D₁ сквозного проходного канала блокирующей вставки составляет не менее 0,4 диаметра D₂ ступенчатого проходного канала корпуса струйного насоса ниже посадочного места, диаметр D₃ ступенчатого проходного канала выше посадочного места больше диаметра D₂ этого канала ниже посадочного места не менее чем на 0,5 мм, диаметр D₄ излучателя и приемника-преобразователя физических полей не менее чем на 0,5 мм меньше диаметра D₂ ступенчатого проходного канала ниже посадочного места и диаметра D₅ центрального канала пакера, наибольший диаметр функциональных вставок меньше внутреннего диаметра D₆ колонны труб, находящихся над струйным насосом, не менее чем на 1,0 мм, а длина каждой из функциональных вставок не менее их наибольшего диаметра.

Анализ работы скважинной струйной установки показал, что надежность и производительность работы установки можно повысить путем выполнения различных элементов конструкции установки, в частности функциональных вставок, со строго определенными размерами. Было установлено, что выполнение в верхней части функциональные вставки приспособления для ее установки и извлечения из скважины позволяет контролировать процесс установки вставки в проходном канале корпуса струйного насоса на посадочное место. Кроме того, было выяснено, что в случае выполнения каждой из функциональных вставок длиной не менее их наибольшего диаметра позволяет повысить надежность и герметичность установки функциональной вставки в проходном канале корпуса струйного насоса. Снижение вероятности установки на посадочное место с перекосом позволяет предотвратить возможные перетоки среды через посадочное место, а также срыв функциональной вставки с посадочного места с последующим нарушением работы всей установки. Кроме того, предотвращается возможное застревание вставок в колонне труб и в корпусе струйного насоса в период установки или удаления функциональных вставок. На предотвращение застревания спускаемых по колонне труб приборов направлено также выполнение этих приборов со следующими соотношениями размеров: диаметр D₃ ступенчатого проходного канала выше посадочного места больше диаметра D₂ этого канала ниже посадочного места не менее чем на 0,5 мм, диаметр D₄ излучателя и приемника-преобразователя физических полей не менее чем на 0,5 мм меньше диаметра D₂ ступенчатого проходного канала ниже посадочного места и диаметра D₅ центрального канала пакера, а наибольший диаметр функциональных вставок меньше внутреннего диаметра D₆ колонны труб, находящихся над струйным насосом не менее чем на 1,0 мм. Не менее важное значение имеет величина диаметра D₁ сквозного проходного канала блокирующей вставки, которая составляет не менее 0,4 диаметра D₂ ступенчатого проходного канала корпуса струйного насоса ниже посадочного места. Блокирующая вставка решает задачу подачи жидкой среды по колонне труб в подпакерную зону и при этом предотвращает попадание этой среды в затрубное пространство скважины и в струйный насос. В связи с этим блокирующая вставка испытывает значительные перепады давления и в тоже время должна создавать как можно меньшее гидравлическое сопротивление. В ходе исследований было установлено приемлемое соотношение между гидравлическим сопротивлением и механическими характеристиками блокирующей вставки.

Таким образом, достигнуто выполнение поставленной в изобретении задачи - оптимизация размеров элементов конструкции установки и за счет этого повышение надежности работы и производительности скважинной струйной установки.

На фиг. 1 представлен продольный разрез описываемой скважинной струйной установки с герметизирующим узлом, на фиг.2 - продольный разрез установки с вставкой для регистрации кривой восстановления пластового давления, на фиг.3 - продольный разрез установки с блокирующей вставкой, на фиг.4 - продольный разрез установки с депрессионной вставкой.

Скважинная струйная установка содержит смонтированные на колонне труб 1 снизу-вверх входную воронку 2 с хвостовиком 3, пакер 4 с выполненным в нем центральным каналом 5 и струйный насос 6, в корпусе 7 которого соосно установлены активное сопло 8 и камера смешения 9, а также выполнены канал подвода активной среды 10, канал 11 для подвода откачиваемой из скважины среды и ступенчатый проходной канал 12 с посадочным местом 13 между ступенями, при этом в ступенчатом проходном канале 12 предусмотрена возможность установки герметизирующего узла 14, который подвижно размещен на каротажном кабеле или проволоке 15 выше наконечника 16 для подсоединения излучателя и приемника-преобразователя физических полей 17 и функциональных вставок: блокирующей 18 со сквозным проходным каналом 19, депрессионной 20 с автономным прибором 21 и вставки 22 для записи кривых восстановления пластового давления в подпакерном пространстве скважины с пробоотборником и автономным прибором 23, снабженным, например датчиками давления, температуры, дебита и состава пластового флюида, выход струйного насоса 6 подключен к внутренней полости колонны труб 1 выше герметизирующего узла, сопло 8 струйного насоса 6 через канал подвода активной среды 10 подключено к затрубному пространству скважины (колонны труб 1) и канал 11 для подвода откачиваемой из скважины среды подключен к внутренней полости колонны труб 1 ниже герметизирующего узла 14, при этом функциональные вставки 18, 20 и 22 выполнены в верхней части с приспособлением 24 для их установки и извлечения из скважины, диаметр D₁ сквозного проходного канала 19 блокирующей вставки 18 составляет не менее 0,4 диаметра D₂ ступенчатого проходного канала 12 корпуса 7 струйного насоса 6 ниже посадочного места 13, диаметр D₃ ступенчатого проходного канала 12 выше посадочного места 13 больше диаметра D₂ этого канала 12 ниже посадочного места 13 не менее чем на 0,5 мм, диаметр D₄ излучателя и приемника-преобразователя физических полей 17 не менее чем на 0,5 мм меньше диаметра D₂ ступенчатого проходного канала 12 ниже посадочного места 13 и диаметра D₅ центрального канала 5 пакера 4, наибольший диаметр функциональных вставок 18, 20 и 22 меньше внутреннего диаметра D₆ колонны труб 1, находящихся над струйным насосом 6 не менее чем на 1,0 мм, а длина всех функциональных вставок 18, 20 и 22 не менее их наибольшего диаметра.

В скважине на колонне труб 1 устанавливают струйный насос 6 и размещенные ниже струйного насоса 6, пакер 4 и входную воронку 2 с хвостовиком 3. Затем проводят распакеровку пакера 4, что позволяет разъединить пространство скважины. Далее подсоединяют к наконечнику 16 кабеля или проволоки 15 излучатель и приемник преобразователь физических полей 17 и устанавливают на кабеле или проволоке 15 герметизирующий узел 14 с обеспечением возможности возвратно-поступательного движения каротажного кабеля или проволоки 15 и спускают эту сборку во внутреннюю полость колонны труб 1. В процессе спуска проводят фоновые замеры температуры и других физических полей от устья до забоя скважины. После подают жидкую рабочую среду в активное сопло 8 струйного насоса 6, что позволяет начать откачку струйным насосом 6 из подпакерной зоны скважины пластовой среды. Таким образом проводят дренирование продуктивного пласта 25 и очистку пласта 25 от фильтрата бурового раствора. Параметры в подпакерной зоне скважины контролируют с помощью излучателя и приемника-преобразователя физических полей 17 и при этом поэтапно создают различные депрессии на пласт, регистрируют при каждой из них забойные давления, состав флюида, поступающего из продуктивного пласта и дебит скважины. Далее при работающем струйном насосе 6 при заданной величине депрессии на пласт 25 перемещают излучатель и приемник-преобразователь физических полей 17 вдоль оси скважины в зоне продуктивного пласта 25 и проводят регистрацию профиля притока, параметров пластового флюида, забойного давления, а также изменения физических полей в пласте 25, при этом предусматривают возможность проведения указанной операции несколько раз как при указанной выше заданной величине депрессии на пласт 25, так и при другой величине депрессии на пласт 25. Потом прекращают подачу рабочей среды в струйный насос 6 и извлекают из скважины излучатель и приемник-преобразователь физических полей 17 с каротажным кабелем или проволокой 15 и герметизирующим узлом 14. После этого спускают по колонне труб 1 и устанавливают в проходном канале 12 на посадочное место 13 вставку 22 для записи кривых восстановления пластового давления в подпакерном пространстве скважины вместе с пробоотборником и автономным прибором 23, снабженным датчиками давления, температуры, дебита, состава пластового флюида и др. Струйным насосом 6 проводят откачку пластовой среды и создают необходимую депрессию на пласт 25 и после расчетного времени дренирования продуктивного пласта резко прекращают подачу рабочей среды в сопло 8 струйного насоса 6. Проводится регистрация кривой восстановления пластового давления в подпакерном пространстве скважины, после чего извлекают вставку 22 и устанавливают блокирующую вставку 18 со сквозным проходным каналом 19, перекрывая блокирующей вставкой 18 в струйном насосе 6 канал 11 для подвода откачиваемой из скважины среды и выход из струйного насоса 6. После этого производят закачку раствора в продуктивный пласт 25 для его обработки или гидроразрыва. Затем извлекают блокирующую вставку 18, устанавливают на место блокирующей вставки 18 депрессионную вставку 20, разобщающую колонну труб 1 на верхнюю зону, сообщенную с выходом из струйного насоса 6, и нижнюю зону, сообщенную с каналом 11 для подвода откачиваемой из скважины среды. В сопло 8 струйного насоса 6 подают активную жидкую среду. Последняя, истекая из сопла 8 струйного насоса 6, увлекает из скважины пластовый флюид вместе с продуктами реакции образовавшимися в результате взаимодействия с раствором, который закачали ранее в пласт 25. После этого, если это необходимо возможна повторная установка в проходном канале 12 вставки 22 для регистрации кривой восстановления давления или герметизирующего узла 14 с размещением в зоне пласта излучателя и приемника-преобразователя физических полей 17 для обработки пласта 25. После завершения указанных выше работ по исследованию скважины и обработке пласта 25 возможна установка в скважине насоса для добычи сред из скважины.

Настоящее изобретение может быть использовано в нефтедобывающей и горной промышленности при испытании и интенсификации притока нефтегазовых скважин на этапе их бурения или восстановления.

Установка предназначена для гидроразрыва пласта. Установка содержит смонтированные на колонне труб снизу вверх входную воронку с хвостовиком, пакер с выполненным в нем центральным каналом и струйный насос, в корпусе которого соосно установлены активное сопло и камера смешения, а также выполнены канал подвода активной среды, канал для подвода откачиваемой из скважины среды и ступенчатый проходной канал с посадочным местом между ступенями, при этом в ступенчатом проходном канале предусмотрена возможность установки герметизирующего узла, который подвижно размещен на каротажном кабеле или проволоке выше наконечника для подсоединения излучателя и приемника-преобразователя физических полей и функциональных вставок: блокирующей со сквозным проходным каналом, депрессионной с автономным прибором и вставки для записи кривых восстановления пластового давления в подпакерном пространстве скважины с пробоотборником и автономным прибором, снабженным, например, датчиками давления, температуры, дебита и состава пластового флюида, выход струйного насоса подключен к внутренней полости колонны труб выше герметизирующего узла, сопло струйного насоса через канал подвода активной среды подключено к затрубному пространству скважины, и канал для подвода откачиваемой из скважины среды подключен к внутренней полости колонны труб ниже герметизирующего узла, при этом функциональные вставки выполнены в верхней части с приспособлением для их установки и извлечения из скважины, диаметр D₁ сквозного проходного канала блокирующей вставки составляет не менее 0,4 диаметра D₂ ступенчатого проходного канала корпуса струйного насоса ниже посадочного места, диаметр D₃ ступенчатого проходного канала выше посадочного места больше диаметра D₂ этого канала ниже посадочного места не менее чем на 0,5 мм, диаметр D₄ излучателя и приемника-преобразователя физических полей не менее чем на 0,5 мм меньше диаметра D₂ ступенчатого проходного канала ниже посадочного места и диаметра D₅ центрального канала пакера, наибольший диаметр функциональных вставок меньше внутреннего диаметра D₆ колонны труб, находящихся над струйным насосом, не менее чем на 1,0 мм, а длина каждой из функциональных вставок не менее их наибольшего диаметра. Технический результат - повышение надежности. 4 ил.

Скважинная струйная установка, содержащая смонтированные на колонне труб снизу вверх входную воронку с хвостовиком, пакер с выполненным в нем центральным каналом и струйный насос, в корпусе которого соосно установлены активное сопло и камера смешения, а также выполнены канал подвода активной среды, канал для подвода откачиваемой из скважины среды и ступенчатый проходной канал с посадочным местом между ступенями, при этом в ступенчатом проходном канале предусмотрена возможность установки герметизирующего узла, который подвижно размещен на каротажном кабеле или проволоке выше наконечника для подсоединения излучателя и приемника-преобразователя физических полей и функциональных вставок: блокирующей со сквозным проходным каналом, депрессионной с автономным прибором и вставки для записи кривых восстановления пластового давления в подпакерном пространстве скважины с пробоотборником и автономным прибором, снабженным, например, датчиками давления, температуры, дебита и состава пластового флюида, выход струйного насоса подключен к внутренней полости колонны труб выше герметизирующего узла, сопло струйного насоса через канал подвода активной среды подключено к затрубному пространству скважины, и канал для подвода откачиваемой из скважины среды подключен к внутренней полости колонны труб ниже герметизирующего узла, при этом функциональные вставки выполнены в верхней части с приспособлением для их установки и извлечения из скважины, диаметр D₁ сквозного проходного канала блокирующей вставки составляет не менее 0,4 диаметра D₂ ступенчатого проходного канала корпуса струйного насоса ниже посадочного места, диаметр D₃ ступенчатого проходного канала выше посадочного места больше диаметра D₂ этого канала ниже посадочного места не менее чем на 0,5 мм, диаметр D₄ излучателя и приемника-преобразователя физических полей не менее чем на 0,5 мм меньше диаметра D₂ ступенчатого проходного канала ниже посадочного места и диаметра D₅ центрального канала пакера, наибольший диаметр функциональных вставок меньше внутреннего диаметра D₆ колонны труб, находящихся над струйным насосом, не менее чем на 1,0 мм, а длина каждой из функциональных вставок не менее их наибольшего диаметра.