Скважинная струйная установка для испытания и освоения скважин

 

Изобретение относится к области насосной техники, преимущественно к скважинным насосным установкам для добычи нефти из скважин. Скважинная струйная установка содержит пакер, колонну труб и струйный насос, в корпусе которого соосно установлены активное сопло с камерой смешения и выполнен проходной канал с посадочным местом для установки герметизирующего узла с осевым каналом, выход струйного насоса подключен к колонне труб выше герметизирующего узла, вход канала 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 труб, и в корпусе струйного насоса выполнено несколько каналов подвода откачиваемой среды, а канал подачи рабочей среды сообщен с окружающим колонну труб пространством через перфорированную стенку корпуса струйного насоса, на корпусе струйного насоса выполнена кольцевая проточка, перфорированная стенка корпуса выполнена в основании кольцевой проточки, ширина проточки не меньше высоты перфорированной стенки корпуса струйного насоса, а суммарная площадь отверстий перфорации не меньше площади поперечного сечения канала подачи рабочей среды на входе в активное сопло. В результате достигается повышение надежности работы установки за счет предотвращения выхода из строя установки из-за перекрытия (закупорки) сечения активного сопла струйного насоса посторонними предметами. 3 з.п. ф-лы, 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 (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 и струйный насос, в корпусе которого соосно установлены активное сопло с камерой смешения и выполнен проходной канал с посадочным местом для установки герметизирующего узла с осевым каналом, выход струйного насоса подключен к колонне труб выше герметизирующего узла, вход канала 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 труб, и в корпусе струйного насоса выполнено несколько каналов подвода откачиваемой среды (патент RU 2181167 С1, кл. F 04 F 5/02, 10.04.2002).

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 невозможностью предотвратить выход из строя скважинной струйной установки в связи с перекрытием сечения активного сопла струйного насоса посторонними предметами.

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 и струйный насос, в корпусе которого соосно установлены активное сопло с камерой смешения и выполнен проходной канал с посадочным местом для установки герметизирующего узла с осевым каналом, выход струйного насоса подключен к колонне труб выше герметизирующего узла, вход канала 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 труб, и в корпусе струйного насоса выполнено несколько каналов подвода откачиваемой среды, а канал подачи рабочей среды сообщен с окружающим колонну труб пространством через перфорированную стенку корпуса струйного насоса, на корпусе струйного насоса выполнена кольцевая проточка, перфорированная стенка корпуса выполнена в основании кольцевой проточки, ширина проточки не меньше высоты перфорированной стенки корпуса струйного насоса, а суммарная площадь отверстий перфорации не меньше площади поперечного сечения канала подачи рабочей среды на входе в активное сопло.

В корпусе струйного насоса может быть установлено дополнительно на менее одного активного сопла с камерой смешения, а в корпусе струйного насоса выполнен не менее чем один дополнительный канал подачи рабочей среды, сообщенный с окружающим колонну труб пространством через перфорированную стенку корпуса струйного насоса, при этом все перфорированные стенки корпуса выполнены в основании кольцевой проточки, а суммарная площадь отверстий перфорации каждой перфорированной стенки корпуса струйного насоса не меньше суммарной площади поперечного сечения соответствующего канала подачи рабочей среды на входе в активное сопло струйного насоса. Кроме того, предпочтительно, чтобы глубина кольцевой проточки была не меньше толщины перфорированной стенки корпуса 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 активное сопло струйного насоса - самое узкое место проточной части струйного насоса. Принимая во внимание, что выходной участок активного 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, которое устанавливают на входе в канал подачи рабочей среды в активное сопло струйного насоса. Выполнение фильтрующего устройства в виде перфорированной стенки корпуса струйного насоса, которую выполняют в кольцевой проточке корпуса струйного насоса позволяет предотвратить повреждение достаточно тонкой перфорированной стенки в процессе спуска или подъема струйного насоса и при этом насколько это возможно снизить создаваемое перфорированной стенкой гидравлическое сопротивление на входе в канал подачи рабочей среды. Выполнение любого из отверстий перфорации с площадью поперечного сечения не больше площади поперечного сечения выходного сечения активного сопла, позволяет предотвратить перекрытие проходного сечения активного сопла посторонними предметами и в тоже время позволяет пропускать примеси, которые не могут нарушить работу струйного насоса. Кроме того, выполнение перфорированной стенки в кольцевой проточке 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 конструктивные выполнения скважинных установок. Описанная выше конструкция позволяет, в случае необходимости, выполнять струйный насос с несколькими, параллельно подключенными к источнику рабочей среды, активными соплами. В этом случае в корпусе струйного насоса устанавливают соответствующее количество камер смешения и выполняют соответствующее количество каналов подачи рабочей среды, на входе в которые выполняют перфорированные стенки, выполнненные в кольцевой проточке. В ходе исследований наилучшие результаты по гидравлическому сопротивлению и надежности работы получены при выполнении глубины кольцевой проточки не меньше толщины перфорированной стенки корпуса струйного насоса.

Таким образом, достигнуто выполнение поставленной в изобретении задачи - предотвращение попадания посторонних предметов, засоряющих проточную часть струйного насоса через канал подачи рабочей среды в активное 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 и струйный насос 3, в корпусе 4 которого соосно установлены активное сопло 5 с камерой смешения 6, и выполнен проходной канал 7 с посадочным местом 8 для установки герметизирующего узла 9 с осевым каналом 10, при этом установка снабжена излучателем и приемником-преобразователем физических полей 11, размещенным со стороны входа в струйный насос 3 откачиваемой из скважины среды и установленным на кабеле 12, пропущенном через осевой канал 10 герметизирующего узла 9. Выход струйного насоса 3 подключен к колонне труб 2 выше герметизирующего узла 9, вход канала 13 подвода откачиваемой среды струйного насоса 3 подключен к колонне труб 2 ниже герметизирующего узла 9, а вход канала 14 подачи рабочей среды в активное сопло 5 подключен к пространству, окружающему колонну труб 2, и в корпусе 4 струйного насоса 3 выполнено несколько каналов 13 подвода откачиваемой среды. В нижней части каналов 13 подвода откачиваемой среды могут быть выполнены места 15 (например, участки с нарезанной резьбой) для установки обратных клапанов (не показаны) или других приспособлений. Канал 14 подачи рабочей среды сообщен с окружающим колонну труб 2 пространством через перфорированную стенку 16 корпуса 4 струйного насоса 3. На корпусе 4 струйного насоса 3 выполнена кольцевая проточка 17. Перфорированная стенка 16 корпуса 4 выполнена в основании кольцевой проточки 17, ширина проточки 17 не меньше высоты перфорированной стенки 16 корпуса 4 струйного насоса 3, а суммарная площадь отверстий перфорации стенки 16 не меньше площади поперечного сечения канала 14 подачи рабочей среды на входе в активное сопло 5.

В корпусе 4 струйного насоса 3 может быть установлено дополнительно вокруг проходного канала 7 между каналами 13 подвода откачиваемой среды не менее одного активного сопла 5 с камерой смешения 6 (не показано), а в корпусе 4 струйного насоса 3 выполнен не менее чем один канал 14 подачи рабочей среды, причем каждый канал 14 также сообщен с окружающим колонну труб 2 пространством через свою перфорированную стенку 16 корпуса 4 струйного насоса 3. Все перфорированные стенки 16 корпуса 4 выполнены в основании кольцевой проточки 17. Суммарная площадь отверстий перфорации каждой перфорированной стенки 16 корпуса 4 струйного насоса 3 не меньше суммарной площади поперечного сечения соответствующего канала 14 подачи рабочей среды на входе в активное сопло 5 струйного насоса 3. Кроме того, предпочтительно, чтобы глубина кольцевой проточки 17 была не меньше толщины перфорированной стенки 16 корпуса 4 струйного насоса 3.

Струйный насос 3 и пакер 1 на колонне труб 2 опускают в скважину и располагают над продуктивным пластом. Приводят пакер 1 в рабочее положение, разобщая затрубное пространство скважины. На кабеле 12 спускают герметизирующий узел 9 и излучатель и приемник-преобразователь 11 физических полей. В затрубное пространство колонны труб 2 закачивают рабочую среду, например, воду, солевой раствор, нефть и др. Из затрубного пространства рабочая среда поступает через перфорированную стенку 16 и канал 14 в активное сопло 5 струйного насоса 3. В течение нескольких секунд после прокачки рабочей среды через активное сопло 5 на выходе из сопла формируется устойчивая струя, которая, истекая из сопла 5, увлекает в струйный насос окружающую ее среду, что вызывает снижение давления сначала в каналах 13 подвода откачиваемой среды, а затем и в подпакерном пространстве скважины, создавая депрессию на продуктивный пласт. Величина снижения давления зависит от скорости прохождения рабочей среды через активное сопло 5, которая зависит, в свою очередь, от величины давления нагнетания рабочей среды в затрубное пространство скважины выше пакера 1. В результате пластовая среда по колонне труб 2 и через каналы 13 поступает в струйный насос 3, 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 проводят контроль параметров откачиваемой пластовой среды, а также воздействие на нее и прискважинную зону пласта излучателем и приемником-преобразователем 11 физических полей. В зависимости от решаемой задачи возможно перемещение излучателя и приемника-преобразователя 11 физических полей вдоль скважины, а также замена герметизирующего узла 9 другой вставкой, например депрессионной вставкой.

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

Формула изобретения

1. Скважинная струйная установка, содержащая пакер, колонну труб и струйный насос, в корпусе которого соосно установлены активное сопло с камерой смешения и выполнен проходной канал с посадочным местом для установки герметизирующего узла с осевым каналом, выход струйного насоса подключен к колонне труб выше герметизирующего узла, вход канала 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 труб, и в корпусе струйного насоса выполнено несколько каналов подвода откачиваемой среды, отличающаяся тем, что канал подачи рабочей среды сообщен с окружающим колонну труб пространством через перфорированную стенку корпуса струйного насоса, на корпусе струйного насоса выполнена кольцевая проточка, перфорированная стенка корпуса выполнена в основании кольцевой проточки, ширина проточки не меньше высоты перфорированной стенки корпуса струйного насоса, а суммарная площадь отверстий перфорации не меньше площади поперечного сечения канала подачи рабочей среды на входе в активное сопло.

2. Установка по п.1, отличающаяся тем, что в корпусе струйного насоса установлено дополнительно не менее одного активного сопла с камерой смешения, а в корпусе струйного насоса выполнен не менее чем один дополнительный канал подачи рабочей среды, сообщенный с окружающим колонну труб пространством через перфорированную стенку корпуса смешения, а в корпусе струйного насоса выполнен не менее чем один дополнительный канал подачи рабочей среды в дополнительное активное сопло, при этом входное сечение каждого дополнительного канала подачи рабочей среды выполнено в основании меньшей ступени кольцевой проточки, а суммарная площадь отверстий перфорации обечайки не меньше суммарной площади поперечного сечения каналов подачи рабочей среды на входе в активные сопла струйного насоса.

3. Установка по п.1, отличающаяся тем, что площадь поперечного сечения любого отверстия перфорации обечайки не больше площади поперечного сечения выходного сечения активного сопла.

РИСУНКИ

Рисунок 1