УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБРАБОТКИ И ИССЛЕДОВАНИЯ СКВАЖИН Российский патент 2009 года по МПК F04F5/54 E21B47/00 

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, а именно к устройствам для обработки и исследования скважин.

Известно устройство для исследования пласта в процессе бурения /А.с. СССР №653386, МПК Е21В 49/00, опубл. 25.03.79/, включающее корпус, размещенный на бурильной колонне пакер, погружной струйный насос, пробоотборник, причем бурильная колонна снабжена образующим с корпусом кольцевую полость патрубком с обратными клапанами, а струйный насос с центральным проходным каналом, в котором расположена подпружиненная запорная втулка с осевым и радиальными каналами, установлен в кольцевой полости над обратными клапанами.

Недостатком данного устройства является то, что пружинный возврат втулки в исходное положение при присутствующих в скважине загрязнениях соприкасающихся поверхностей может приводить к заклиниванию втулки, что снижает надежность работы устройства. Без применения уплотнительных элементов втулка может не обеспечивать надежной герметизации трубного пространства во время закачки реагентов под большим давлением. Процесс герметичной посадки запорного сбросового клапана, совмещенного с пробоотборником, на втулку и последующий срыв для его подъема снижают надежность работы устройства, тем более когда требуются многократные чередующиеся закачки реагентов в пласт с последующим дренированием струйным насосом.

Известно также устройство для освоения и обработки скважин /А.с. СССР №874995, МПК Е21В 43/18, Е21В 43/27, опубл. 26.10.81/, включающее корпус с осевым каналом и седлом под бросовый клапан, пакер, установленный на корпусе над седлом струйный насос, смесительная камера которого сообщается с осевым каналом корпуса, и запорный элемент, установленный в смесительной камере струйного насоса и выполненный в виде разрушаемого клапана.

Данное устройство для освоения и обработки скважин позволяет производить обработку пласта химическими реагентами с последующим его дренированием струйным насосом. Однако давление обработки химическими реагентами ограничено прочностью разрушаемого клапана, что снижает надежность устройства. Также данное устройство не позволяет получать достоверные данные во время депрессии на пласт при его исследовании с использованием каротажного кабеля и приемника-преобразователя физических полей. При дренировании пласта струйным насосом, из-за отсутствия в нем обратного клапана, непредвиденная остановка насосного агрегата на поверхности приводит к нарушению процесса извлечения пластового флюида, а рабочая жидкость при этом неизбежно попадает в продуктивные пласты, ухудшая их коллекторские свойства.

Известна выбранная в качестве ближайшего аналога скважинная струйная установка для кислотной обработки пласта /RU 2206800, МПК F04F 5/02, опубл. 2003.02.22/, 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 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 приемника-преобразователя физических полей, функциональных вставок: блокирующей со сквозным проходным каналом, депрессионной и вставки для записи кривых восстановления пластового давления в подпакерном пространстве скважины с пробоотборником и автономным прибором, причем блокирующая вставка может быть подвижно размещена на каротажном кабеле или проволоке выше наконечника с подсоединенным к нему излучателем ультразвука, выход струйного насоса подключен к затрубному пространству скважины, сопло струйного насоса через канал подвода активной среды подключено к внутренней полости колонны труб выше герметизирующего узла и канал подвода откачиваемой из скважины среды подключен к внутренней полости колонны труб ниже герметизирующего узла.

Данная скважинная струйная установка позволяет выполнять исследования пласта на депрессии и производить его обработку химическими реагентами. Однако для выполнения указанных работ необходима замена герметизирующего узла на блокирующую вставку, что увеличивает время выполнения работ за счет спуска-подъема вставок и уменьшает надежность работы оборудования.

Задачей создания изобретения является повышение производительности и надежности работы устройства.

Поставленная задача решается за счет того, что в устройстве для обработки и исследования скважин, содержащем смонтированные на колонне труб снизу вверх воронку, пакер с центральным каналом и струйный насос со ступенчатым проходным каналом с посадочным местом между ступенями, в котором герметично установлена блокирующая вставка со сквозным проходным каналом, в корпусе струйного насоса предусмотрена возможность установки функциональных вставок: герметизирующего узла с приемником-преобразователем физических полей и депрессионной вставки с пробоотборником и автономным манометром, установлены активное сопло и камера смешения, а также выполнены канал подвода активной среды к соплу, обеспечивающий возможность подключения сопла к внутренней полости колонны труб выше функциональной вставки, и канал подвода откачиваемой из скважины среды, обеспечивающий возможность подключения к внутренней полости колонны труб ниже функциональной вставки, выход струйного насоса подключен к затрубному пространству скважины, согласно изобретению в канале подвода откачиваемой среды установлен обратный клапан, в блокирующей вставке, установленной с возможностью ограниченного сверху осевого перемещения, выполнены верхнее и нижнее боковые окна, совмещаемые в крайнем нижнем ее положении соответственно с каналом подвода активной среды и с каналом подвода откачиваемой среды, сквозной проходной канал блокирующей вставки выполнен ступенчатым с посадочным местом для установки между боковыми окнами функциональной вставки и содержит фрикционные уплотнительные элементы, обеспечивающие герметичность установки блокирующей вставки в корпусе струйного насоса и функциональной вставки в блокирующей вставке, причем сила трения между функциональной вставкой и блокирующей вставкой больше силы трения между блокирующей вставкой и корпусом струйного насоса.

На фиг.1 представлен продольный разрез описываемого устройства для обработки и исследования скважин с герметизирующим узлом, на фиг.2 - продольный разрез устройства с депрессионной вставкой.

Устройство для обработки и исследования скважин 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 10 подвода активной среды, канал 11 подвода откачиваемой из скважины среды и центральный ступенчатый проходной канал 12 с посадочным местом 13, на котором с возможностью ограниченного сверху направляющим штифтом 14 перемещения на фрикционных уплотнительных элементах 15 установлена блокирующая вставка 16 с верхним 17 и нижним 18 боковыми окнами. В блокирующей вставке 16 выполнен ступенчатый проходной канал 19, в котором между окнами 17 и 18 на посадочном месте 20 предусмотрена возможность размещения функциональных вставок: герметизирующего узла 21 с осевым каналом 22 под каротажный кабель 23, на котором ниже герметизирующего узла 21 размещен приемник-преобразователь 24 физических полей (фиг.1), и депрессионной вставки 25 с пробоотборником 26 и автономным манометром 27 (фиг.2). Герметизирующий узел 21 и депрессионная вставка 25 установлены в блокирующей вставке 16 на фрикционных уплотнительных элементах 28. При крайнем нижнем положении блокирующей вставки 16 в проходном канале 19 окно 17 совмещено с каналом 10 подвода активной среды, а окно 18 - с каналом 11 подвода откачиваемой среды, в котором установлен обратный клапан 29. Выход струйного насоса 6 подключен к затрубному пространству 30 скважины. Сила трения между герметизирующим узлом 21 (депрессионной вставкой 25) и блокирующей вставкой 16 регулируется поджатием гайки 31 герметизирующего узла 21 и гайки 32 депрессионной вставки 25.

Устройство для обработки и исследования скважин работает следующим образом.

На колонне 1 труб в скважину опускают воронку 2 с хвостовиком 3, пакер 4 и струйный насос 6, в корпусе 7 которого в центральном проходном канале 12 в нижнем положении на посадочном месте 13 установлена на фрикционных уплотнительных элементах 15 блокирующая вставка 16, верхнее боковое окно 17 которой совмещено с каналом подвода активной среды 10, а нижнее окно 18 - с каналом 11 подвода откачиваемой среды. Приводят пакер 4 в рабочее положение, разобщая затрубное пространство 30 скважины на надпакерное и подпакерное. На каротажном кабеле 23 спускают во внутреннюю полость колонны труб 1 герметизирующий узел 21 и ниже его приемник-преобразователь физических полей 24, при этом герметизирующий узел 21 располагают на посадочном месте 20 проходного ступенчатого канала 19, а приемник-преобразователь физических полей 24 ниже струйного насоса в изучаемой зоне продуктивного пласта.

Герметизирующий узел 21 с фрикционными уплотнительными элементами 28 разобщает внутреннее пространство колонны 1 труб и одновременно, за счет наличия осевого канала 22, не препятствует движению каротажного кабеля 23. В скважине приемником-преобразователем физических полей 24 производят фоновые замеры давления, температуры и других физических полей в пространстве до забоя скважины.

После подают рабочую среду по колонне 1 труб в сопло 8 струйного насоса 6, что позволяет начать откачку струйным насосом 6 из подпакерной зоны скважины пластового флюида. Пластовый флюид по подпакерному пространству и каналу 11 подвода откачиваемой среды через обратный клапан 29 поступает на вход камеры смешения 9, где смешивается с активной рабочей средой и далее по затрубному пространству 30 скважины над пакером 4, поступает из скважины на поверхность.

В ходе откачки пластового флюида создают последовательно несколько значений депрессии на продуктивный пласт и регистрируют на каждой депрессии приемником-преобразователем физических полей 24 профиль притока пластового флюида, изменение забойного давления, температуры, расхода и других параметров вдоль изучаемого интервала пласта. При этом, создав необходимое значение депрессии, прекращают подачу по колонне 1 труб активной среды, останавливая работу струйного насоса 6. Гидростатическим давлением столба жидкости над струйным насосом 6 закрывается обратный клапан 29, разобщая надпакерную и подпакерную зоны. Затем, для получения более достоверной информации, необходимое количество раз на различных скоростях перемещают приемник-преобразователь физических полей 24 вверх и вниз вдоль изучаемого интервала пласта.

Наличие обратного клапана 29 позволяет остановить работу струйного насоса 6 и, тем самым, обеспечить протягивание каротажного кабеля 23 через герметизирующий узел 21 без воздействия избыточного давления, что уменьшает усилие протягивания каротажного кабеля 23 и увеличивает надежность работы.

По завершении комплекса исследовательских работ извлекают из скважины на каротажном кабеле 23 герметизирующий узел 21 и приемник-преобразователь физических полей 24. Причем за счет того, что сила трения между герметизирующим узлом 21 и блокирующей вставкой 16 больше силы трения между блокирующей вставкой 16 и корпусом 7, сначала перемещается блокирующая вставка 16 в верхнее положение, фиксируется в нем посредством фрикционных уплотнительных элементов 15 и перекрывает канал 10 подвода активной среды и канал 11 подвода откачиваемой из скважины среды, и только затем герметизирующий узел 21 выходит из блокирующей вставки 16.

После этого выполняют закачку химического состава в продуктивный пласт для его обработки. При этом перед закачкой химического состава пакер 4 может быть переведен в транспортное положение, после закачки химического состава в колонну труб 1 до уровня воронки 2 пакер 4 приводится в рабочее положение и выполняется продавливание химического состава в продуктивный пласт.

По завершении химического воздействия на пласт возможно выполнение повторных исследований пласта на депрессии с использованием герметизирующего узла 21 и приемника-преобразователя физических полей 24 на каротажном кабеле 23 или проведение гидродинамических испытаний пласта с целью определения его текущих фильтрационных характеристик и параметров пластового флюида с использованием депрессионной вставки 25 с пробоотборником 26 и автономным манометром 27.

Для этого по колонне 1 труб спускают депрессионную вставку 25 с пробоотборником 26 и автономным манометром 27 до перекрытия проходного ступенчатого канала 19. Подачей рабочей среды в трубы 1 создается избыточное давление в них, под действием которого осуществляется сначала перемещение блокирующей вставки 16 в нижнее положение и затем посадка депрессионной вставки 25 на посадочное место 20 проходного канала 19. Депрессионная вставка 25 разобщает колонну труб 1 на верхнюю зону, сообщенную через боковое окно 17 блокирующей вставки 16 с каналом 10 подвода активной среды струйного насоса 6, и нижнюю зону, сообщенную через боковое окно 18 блокирующей вставки 16 с каналом 11 подвода откачиваемой из скважины среды. В сопло 8 струйного насоса 6 поступает активная жидкая среда, которая увлекает из скважины пластовый флюид вместе с продуктами реакции, образовавшимися в результате взаимодействия с химическими реагентами, которые закачали ранее в пласт.

После снижения давления в подпакерном пространстве скважины до расчетного или получения запланированного объема скважинного флюида останавливают работу струйного насоса 6. Обратный клапан 29 гидростатическим давлением закрывается и производится запись кривой восстановления пластового давления.

Остановка работы струйного насоса, в том числе и непредвиденная, не приводит к нарушению процесса исследовательских работ, а активная среда не создает репрессию на пласт и не загрязняет его выносящимися при дренировании струйным насосом частицами.

Таким образом, установка обратного клапана 29 в канале 11 подвода откачиваемой из скважины среды повышает надежность устройства и качество выполняемой работы. Применение фрикционных уплотнительных элементов 15, кроме герметизации трубного пространства во время закачки химических реагентов под большим давлением, позволяет осуществлять перемещение блокирующей вставки 16 из одного рабочего положения в другое за счет разницы силы трения между функциональной вставкой 21 (25) и блокирующей вставкой 16 и силы трения между блокирующей вставкой 16 и корпусом 7 струйного насоса.

За счет экономии времени, затрачиваемого на смену оборудования и необходимого для проведения той или иной операции: исследование пространства до забоя скважины на депрессии с использованием приемника-преобразователя физических полей, воздействие на пласт химическими реагентами, выполнение повторных исследований пласта на депрессии или проведение гидродинамических испытаний пласта после химического воздействия, - повышается производительность устройства. Кроме этого, в отличие от прототипа отпадает необходимость использования дополнительного оборудования для выполнения многочисленных спусков-подъемов функциональных вставок, что также повышает эффективность предлагаемого устройства.

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности. Устройство содержит смонтированные на колонне труб 1 снизу вверх воронку 2 с хвостовиком 3, пакер 4 с центральным каналом 5 и струйный насос 6. В корпусе 7 насоса 6 соосно установлены активное сопло 8 и камера смешения 9, выполнены канал 10 подвода активной среды, канал 11 подвода откачиваемой из скважины среды и центральный ступенчатый проходной канал 12 с посадочным местом 13. В канале 11 установлен обратный клапан 29. На посадочном месте 13 с возможностью ограниченного сверху перемещения на фрикционных уплотнительных элементах 15 установлена блокирующая вставка 16 с верхним 17 и нижним 18 боковыми окнами. Во вставке 16 выполнен ступенчатый проходной канал 19, в котором между окнами 17 и 18 на посадочном месте 20 предусмотрено размещение герметизирующего узла 21 с осевым каналом 22 под каротажный кабель 23 и депрессионной вставки. На кабеле 23 ниже узла 21 размещен приемник-преобразователь 24 физических полей. Узел 21 и депрессионная вставка установлены во вставке 16 на фрикционных уплотнительных элементах 28. При крайнем нижнем положении вставки 16 окно 17 совмещено с каналом 10, а окно 18 - с каналом 11. Выход насоса 6 подключен к затрубному пространству 30 скважины. Сила трения между функциональной вставкой и вставкой 16 больше силы трения между вставкой 16 и корпусом 7 насоса. Изобретение направлено на повышение производительности и надежности работы устройства. 2 ил.

Устройство для обработки и исследования скважин, содержащее смонтированные на колонне труб снизу вверх воронку, пакер с центральным каналом и струйный насос со ступенчатым проходным каналом с посадочным местом между ступенями, в котором герметично установлена блокирующая вставка со сквозным проходным каналом, в корпусе струйного насоса предусмотрена возможность установки функциональных вставок: герметизирующего узла с приемником-преобразователем физических полей и депрессионной вставки с пробоотборником и автономным манометром, установлены активное сопло и камера смешения, а также выполнены канал подвода активной среды к соплу, обеспечивающий возможность подключения сопла к внутренней полости колонны труб выше функциональной вставки, и канал подвода откачиваемой из скважины среды, обеспечивающий возможность подключения к внутренней полости колонны труб ниже функциональной вставки, выход струйного насоса подключен к затрубному пространству скважины, отличающееся тем, что в канале подвода откачиваемой среды установлен обратный клапан, в блокирующей вставке, установленной с возможностью ограниченного сверху осевого перемещения, выполнены верхнее и нижнее боковые окна, совмещаемые в крайнем нижнем ее положении соответственно с каналом подвода активной среды и с каналом подвода откачиваемой среды, сквозной проходной канал блокирующей вставки выполнен ступенчатым с посадочным местом для установки между боковыми окнами функциональной вставки и содержит фрикционные уплотнительные элементы, обеспечивающие герметичность установки блокирующей вставки в корпусе струйного насоса и функциональной вставки в блокирующей вставке, причем сила трения между функциональной вставкой и блокирующей вставкой больше силы трения между блокирующей вставкой и корпусом струйного насоса.