Скважинная струйная установка

 

Изобретение относится к области насосной техники. Скважинная струйная установка содержит пакер, колонну труб с опорой, в которой выполнены перепускные окна и на которой установлен в корпусе струйный насос, при этом в корпусе выполнены канал подвода активной среды в сопло струйного насоса, канал подвода в струйный насос откачиваемой из скважины среды и канал отвода смеси сред из струйного насоса, а в корпусе над каналом подвода откачиваемой среды выполнен сообщенный с последним проходной канал с посадочным местом для установки узла герметизации, и в узле герметизации выполнен осевой канал с возможностью пропуска через него и канал подвода откачиваемой среды кабеля для установки на нем в скважине ниже струйного насоса приборов и оборудования с возможностью перемещения их вдоль ствола скважины при работающем или неработающем струйном насосе, канал подвода активной среды в сопло струйного насоса сообщен с перепускными окнами и через последние с окружающим колонну труб пространством, канал отвода смеси сред из струйного насоса сообщен с внутренней полостью труб выше струйного насоса, проходной канал выполнен с возможностью установки в нем с перекрытием проходного канала приспособления для доставки в скважину и извлечения из нее корпуса со струйным насосом, а в нижней части корпуса струйного насоса выполнено отверстие с резьбой для присоединения к корпусу автономного измерительного оборудования, причем на корпусе струйного насоса установлены уплотнительные кольца и фиксирующий механизм, на опоре с наружной и внутренней стороны выполнены напротив друг друга наружная и внутренняя кольцевые проточки, перепускные окна выполнены в стенке опоры между кольцевыми проточками в виде перфорированных перегородок, при этом суммарная площадь отверстий каждой перфорированной перегородки не меньше площади поперечного сечения канала подвода активной среды на входе в сопло струйного насоса, а площадь поперечного сечения любого отверстия перфорированной перегородки не больше площади выходного сечения сопла струйного насоса. В результате достигается повышение надежности работы установки за счет предотвращения выхода из строя установки в результате перекрытия (закупорки) сечения активного сопла струйного насоса посторонними предметами. 1 ил.

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 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 близкой к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является скважинная струйная установка, содержащая пакер, колонну труб с опорой, в которой выполнены перепускные окна и на которой установлен в корпусе струйный насос, при этом в корпусе выполнены: канал подвода активной среды в сопло струйного насоса, канал подвода в струйный насос откачиваемой из скважины среды и канал отвода смеси сред из струйного насоса, а в корпусе над каналом подвода откачиваемой среды выполнен сообщенный с последним проходной канал с посадочным местом для установки узла герметизации, и в узле герметизации выполнен осевой канал с возможностью пропуска через него и канал подвода откачиваемой среды кабеля для установки на нем в скважине ниже струйного насоса приборов и оборудования с возможностью перемещения их вдоль ствола скважины при работающем или неработающем струйном насосе (см. RU, патент 2143597, МПК 6 F 04 F 5/02, 27.12.1999).

Данная струйная установка позволяет проводить различные технологические операции в скважине ниже уровня установки струйного насоса, в том числе путем создания перепада давлений над и под герметизирующим узлом. Однако данная установка не позволяет в полной мере использовать ее возможности, что связано с неоптимальными соотношениями размеров различных элементов конструкции скважинной струйной установки и неоптимальным для выполнения ряда задач расположением в корпусе струйного насоса.

Задачей, на решение которой направлено настоящее изобретение, является повышение надежности работы установки за счет предотвращения выхода из строя установки в результате перекрытия (закупорки) сечения активного сопла струйного насоса посторонними предметами.

Указанная задача решается за счет того, что скважинная струйная установка содержит пакер, колонну труб с опорой, в которой выполнены перепускные окна и на которой установлен в корпусе струйный насос, при этом в корпусе насоса выполнены: канал подвода активной среды в его сопло, канал подвода откачиваемой из скважины среды и канал отвода смеси сред, причем над каналом подвода откачиваемой среды в корпусе выполнен сообщенный с последним проходной канал с посадочным местом для установки узла герметизации, в котором выполнен осевой канал с возможностью пропуска через него и канал подвода откачиваемой среды кабеля для установки на нем в скважине ниже струйного насоса приборов и оборудования с возможностью перемещения их вдоль ствола скважины при работающем или неработающем струйном насосе, канал подвода активной среды в сопло струйного насоса сообщен с перепускными окнами и через последние с окружающим колонну труб пространством, канал отвода смеси сред из струйного насоса сообщен с внутренней полостью труб выше струйного насоса, проходной канал выполнен с возможностью установки в нем с перекрытием проходного канала приспособления для доставки в скважину и извлечения из нее струйного насоса, а в нижней части корпуса струйного насоса выполнено отверстие с резьбой для присоединения к корпусу автономного измерительного оборудования, причем на корпусе струйного насоса установлены уплотнительные кольца и фиксирующий механизм, на опоре с наружной и внутренней стороны выполнены напротив друг друга наружная и внутренняя кольцевые проточки, перепускные окна выполнены в стенке опоры между кольцевыми проточками в виде перфорированных перегородок, при этом суммарная площадь отверстий каждой перфорированной перегородки не меньше площади поперечного сечения канала подвода активной среды на входе в сопло, а площадь поперечного сечения любого отверстия каждой перфорированной перегородки не больше площади выходного сечения сопла струйного насоса.

Анализ работы скважинной струйной установки показал, что надежность работы установки можно повысить путем предотвращения попадания посторонних предметов в проточную часть струйного насоса, особенно в сопло струйного насоса - самое узкое место проточной части струйного насоса. Принимая во внимание, что выходной участок сопла в первую очередь может быть засорен посторонними предметами из затрубного пространства, сечение этого участка сопла было выбрано в качестве характерного размера при определении величины размеров отверстий в фильтрующем устройстве - перфорированных перегородках, которые выполняют на входе в канал подвода активной среды в сопло струйного насоса. В результате предотвращается поступление в сопло примесей, которые могут засорить сопло струйного насоса и, как следствие, привести к выходу из строя струйного насоса. Выполнение перфорированных перегородок между двумя кольцевыми проточками позволяет снизить вероятность повреждения достаточно тонкой перфорированной перегородки в процессе спуска или подъема колонны труб с опорой, а также при установке струйного насоса в опору или подъеме струйного насоса на поверхность. Кроме того, выполнение перфорированных перегородок в стенке между кольцевыми проточками позволяет, насколько это возможно снизить, создаваемое перфорированными стенками гидравлическое сопротивление на входе в канал подвода активной среды. Выполнение отверстий перфорации с площадью поперечного сечения любого отверстия каждой перфорированной перегородки не больше площади выходного сечения сопла струйного насоса, позволяет предотвратить перекрытие проходного сечения сопла посторонними предметами и в то же время позволяет пропускать примеси, которые не могут нарушить работу струйного насоса. Выполнение перепускных окон в виде перфорированных стенок в стенке опоры дает возможность организовать процесс очистки рабочей среды без увеличения поперечных размеров струйного насоса, что очень важно для установок, которые располагают в скважинах, поперечное сечение которых является размером, определяющим все конструктивное выполнение скважинных установок. Необходимо также отметить, что выполнение внутренней кольцевой проточки позволяет организовать поступление активной жидкой среды в сопло струйного насоса через несколько перфорированных стенок путем перетекания жидкой среды по внутренней кольцевой проточке как по каналу, что дополнительно снижает гидравлическое сопротивление при подаче активной среды в сопло струйного насоса.

Таким образом, достигнуто выполнение поставленной в изобретении задачи - предотвращение попадания посторонних предметов, засоряющих проточную часть струйного насоса через канал подвода активной среды в сопло и за счет этого - повышение надежности работы скважинной струйной установки.

На чертеже представлен продольный разрез описываемой скважинной струйной установки.

Скважинная струйная установка содержит пакер 1, колонну труб 2 с опорой 3, в которой выполнены перепускные окна 4 и на которой установлен в корпусе 5 струйный насос 6, при этом в корпусе 5 выполнены: сообщенный с перепускными окнами 4 канал 7 подвода активной среды в сопло 8 струйного насоса 6 из окружающего колонну труб 2 пространства, канал 9 подвода в струйный насос 6 откачиваемой из скважины среды и канал 10 отвода смеси сред из струйного насоса 6 во внутреннюю полость труб 2 выше струйного насоса 6, а в корпусе 5 над каналом 9 подвода откачиваемой среды выполнен сообщенный с ним проходной канал 11 с посадочным местом 12 для установки узла герметизации 13, и в узле герметизации 13 выполнен осевой канал 14 с возможностью пропуска через него и канал 9 подвода откачиваемой среды кабеля 15 для установки на нем в скважине ниже струйного насоса 6 приборов и оборудования 16 с возможностью перемещения их вдоль ствола скважины при работающем или неработающем струйном насосе 6. Проходной канал 11 выполнен с возможностью установки в нем, с перекрытием проходного канала 11, приспособления (не показано) для доставки в скважину и извлечения из нее корпуса 5 со струйным насосом 6, а в нижней части корпуса 5 струйного насоса 6 выполнено отверстие 18 с резьбой для присоединения к корпусу 5 автономного измерительного оборудования. На корпусе 5 струйного насоса 6 установлены уплотнительные кольца 19 и фиксирующий механизм 20. На опоре 3 с наружной и внутренней стороны выполнены напротив друг друга наружная 21 и внутренняя 17 кольцевые проточки, перепускные окна 4 выполнены в стенке опоры 3 между кольцевыми проточками 17 и 21 в виде перфорированных перегородок, при этом суммарная площадь отверстий каждой перфорированной перегородки, образующей перепускное окно 4, не меньше площади поперечного сечения канала 7 подвода активной среды на входе в сопло 8 струйного насоса 6, а площадь поперечного сечения любого отверстия перфорированной перегородки не больше площади выходного сечения сопла 8 струйного насоса 6.

Колонну труб 2 с пакером 1 и опорой 3 опускают в скважину и располагают пакер 1 над продуктивным пластом. Приводят пакер 1 в рабочее положение, разобщая окружающее колонну труб 2 пространство скважины. На кабеле 15 спускают в колонну труб 2 корпус 5 со струйным насосом 6 и герметизирующим узлом 13 и размещенные ниже корпуса 6 на кабеле 15 приборы и оборудование. Фиксируют в опоре 3 корпус 5 со струйным насосом 6 посредством фиксирующего механизма 20. В окружающее колонну труб 2 затрубное пространство закачивают рабочую среду, например, воду, солевой раствор, нефть и др. Из затрубного пространства активная (рабочая) среда поступает через окна 4, внутреннюю кольцевую проточку 17 и канал 7 в активное сопло 8 струйного насоса 6. В течение нескольких секунд после прокачки рабочей среды через активное сопло 8 на выходе из него формируется устойчивая струя, которая, истекая из сопла 8, увлекает в струйный насос 6 окружающую ее среду, что вызывает снижение давления сначала в канале 9 подвода откачиваемой среды, а затем и в подпакерном пространстве скважины, создавая депрессию на продуктивный пласт. Величина снижения давления зависит от скорости прохождения активной среды через активное сопло 8, которая зависит, в свою очередь, от величины давления нагнетания активной среды в затрубное пространство скважины выше пакера 1. В результате пластовая среда по колонне труб 2 и через канал 9 поступает в струйный насос 6, где смешивается с рабочей средой и смесь сред за счет энергии рабочей среды по колонне труб 2 поступает из скважины на поверхность. Во время откачки пластовой среды с помощью установленного на кабеле 15 оборудования и приборов 16 проводят контроль параметров откачиваемой пластовой среды, а также воздействие на продуктивный пласт физическими полями. В зависимости от решаемой задачи возможно перемещение приборов и оборудования 16 вдоль скважины. Если нет необходимости в установке ниже корпуса 5 струйного насоса 6 приборов и оборудования 16 на кабеле 15, в проходном канале 11 вместо герметизирующего узла 13 устанавливают приспособление 17 и с помощью него производят установку и извлечение из колонны труб 2 корпуса 5 со струйным насосом 6 и автономным измерительным оборудованием, если установка последнего была произведена на корпусе 5.

Изобретение может найти применение при испытании, освоении и эксплуатации нефтяных и газоконденсатных скважин, а также при их капитальном ремонте.

Формула изобретения

Скважинная струйная установка, содержащая пакер, колонну труб с опорой, в которой выполнены перепускные окна и на которой установлен в корпусе струйный насос, при этом в корпусе насоса выполнены канал подвода активной среды в его сопло, канал подвода откачиваемой из скважины среды и канал отвода смеси сред, причем над каналом подвода откачиваемой среды в корпусе выполнен сообщенный с последним проходной канал с посадочным местом для установки узла герметизации, в котором выполнен осевой канал с возможностью пропуска через него и канал подвода откачиваемой среды кабеля для установки на нем в скважине ниже струйного насоса приборов и оборудования с возможностью перемещения их вдоль ствола скважины при работающем или не работающем струйном насосе, канал подвода активной среды в сопло струйного насоса сообщен с перепускными окнами и через последние с окружающим колонну труб пространством, канал отвода смеси сред из струйного насоса сообщен с внутренней полостью труб выше струйного насоса, проходной канал выполнен с возможностью установки в нем с перекрытием проходного канала приспособления для доставки в скважину и извлечения из нее струйного насоса, а в нижней части корпуса струйного насоса выполнено отверстие с резьбой для присоединения к корпусу автономного измерительного оборудования, причем на корпусе струйного насоса установлены уплотнительные кольца и фиксирующий механизм, отличающаяся тем, что на опоре с наружной и внутренней стороны выполнены напротив друг друга наружная и внутренняя кольцевые проточки, перепускные окна выполнены в стенке опоры между кольцевыми проточками в виде перфорированных перегородок, при этом суммарная площадь отверстий каждой перфорированной перегородки не меньше площади поперечного сечения канала подвода активной среды на входе в сопло, а площадь поперечного сечения любого отверстия каждой перфорированной перегородки не больше площади выходного сечения сопла струйного насоса.

РИСУНКИ

Рисунок 1