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. На корпусе струйного насоса выполнена двухступенчатая кольцевая проточка, причем большая ступень проточки выполнена со стороны наружной стенки корпуса струйного насоса, входное сечение канала подачи рабочей среды в активное сопло выполнено в основании меньшей ступени кольцевой проточки, а в большой ступени кольцевой проточки установлена перфорированная обечайка, высота которой равна ширине большей ступени кольцевой проточки, толщина стенки обечайки не больше глубины большей ступени кольцевой проточки, а суммарная площадь отверстий перфорации обечайки не меньше площади поперечного сечения канала подачи рабочей среды на входе в активное сопло. В результате достигается повышение надежности работы скважинной струйной установки. 2 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 (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 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 (см. 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, причем на корпусе струйного насоса выполнена двухступенчатая кольцевая проточка, при этом большая ступень проточки выполнена со стороны наружной стенки корпуса струйного насоса, входное сечение канала подачи рабочей среды в активное сопло выполнено в основании меньшей ступени кольцевой проточки, а в большой ступени кольцевой проточки установлена перфорированная обечайка, высота которой равна ширине большей ступени кольцевой проточки, толщина стенки обечайки не больше глубины большей ступени кольцевой проточки, а суммарная площадь отверстий перфорации обечайки не меньше площади поперечного сечения канала подачи рабочей среды на входе в активное сопло.

Кроме того, в корпусе струйного насоса может быть 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 в дополнительное активное сопло, при этом входное сечение каждого дополнительного канала подачи рабочей 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. Площадь поперечного сечения любого отверстия перфорации предпочтительно не больше площади поперечного сечения выходного сечения активного сопла. 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 каналы подачи рабочей среды в активное сопло струйного насоса. Выполнение фильтрующего устройства в виде перфорированной обечайки, которую устанавливают в кольцевой проточке корпуса струйного насоса, позволяет значительно развить поверхность фильтрующего устройства и, как следствие, максимально снизить его гидравлическое сопротивление. На это же направлено выполнение кольцевой проточки двухступенчатой. Выполнение любого отверстия перфорации обечайки 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. Размещение перфорированной обечайки 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 конструктивное выполнение скважинных установок.

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 может быть 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.

На корпусе 4 струйного насоса 3 выполнена двухступенчатая кольцевая проточка 16. Большая ступень проточки 16 выполнена со стороны наружной стенки корпуса 4 струйного насоса 3. Входное сечение канала 14 подачи рабочей среды в активное сопло 5 выполнено в основании меньшей ступени кольцевой проточки 16. В большей ступени кольцевой проточки 16 установлена перфорированная обечайка 17, высота которой равна ширине большей ступени кольцевой проточки 16. Толщина стенки обечайки 17 не больше глубины большей ступени кольцевой проточки 16, а суммарная площадь отверстий перфорации обечайки 17 не меньше площади поперечного сечения канала 14 подачи рабочей среды на входе в активное сопло 5.

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 обечайку 17, кольцевую проточку 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 продуктивного пласта излучателем и приемником-преобразователем 11 физических полей. В зависимости от решаемой задачи возможно перемещение излучателя и приемника-преобразователя 11 физических полей вдоль скважины.

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 на корпусе струйного насоса выполнена двухступенчатая кольцевая проточка, причем большая ступень проточки выполнена со стороны наружной стенки корпуса струйного насоса, входное сечение канала подачи рабочей среды в активное сопло выполнено в основании меньшей ступени кольцевой проточки, а в большой ступени кольцевой проточки установлена перфорированная обечайка, высота которой равна ширине большей ступени кольцевой проточки, толщина стенки обечайки не больше глубины большей ступени кольцевой проточки, а суммарная площадь отверстий перфорации обечайки 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 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.

3. Установка по п.1 или 2, отличающаяся тем, что глубина кольцевой проточки не меньше толщины перфорированной стенки корпуса струйного насоса.

4. Установка по п.1 или 2, отличающаяся тем, что площадь поперечного сечения любого отверстия перфорации не больше площади поперечного сечения выходного сечения активного сопла.

РИСУНКИ

Рисунок 1