Эжекторный многофункциональный пластоиспытатель для горизонтальных скважин и способ его работы

Изобретение относится к области насосной техники. Техническим результатом является интенсификация работ по исследованию и испытанию скважин с открытым и обсаженным стволом. Для этого пластоиспытатель содержит установленный на гибкой гладкой трубе струйный насос, в корпусе которого установлены сопло и камера смешения с диффузором, а также выполнен ступенчатый проходной канал. Причем в последнем предусмотрена возможность установки функциональных вставок: вставки для регистрации кривых восстановления пластового давления в подпакерном пространстве и блокирующей вставки с обратным клапаном в ее центральном проходном канале и циркуляционным клапаном в ее боковой стенке, ниже струйного насоса на гибкой гладкой трубе установлен механический или гидромеханический верхний пакер, струйный насос расположен в обсадной колонне над продуктивными пластами скважины, ниже верхнего пакера на гибкой гладкой трубе расположен нижний пакер, выполненный из эластичного материала в виде открытого сверху стакана с конусообразной боковой стенкой. Причем дно стакана герметично закреплено на гибкой гладкой трубе, под нижним пакером на гибкой гладкой трубе расположено центрующее пакеры в обсадной колонне кольцо, а на нижнем перфорированном конце гибкой гладкой трубы последовательно установлены автономный каротажный комплекс. При этом расстояние L между пакерами составляет не менее наружного диаметра D гибкой гладкой трубы в месте установки нижнего пакера. Способ включает спуск в скважину на гибкой гладкой трубе струйного насоса, в процессе спуска посредством автономного каротажного комплекса проводят регистрацию фоновых значений физических параметров прискважинной зоны продуктивных пластов. При достижении заданной глубины производят распакеровку верхнего пакера, затем по гладкой гибкой трубе через ее перфорированный нижний конец закачивают в продуктивный пласт кислотный раствор или жидкость гидроразрыва, после чего через затрубное пространство скважины и циркуляционный канал закачивают в гибкую гладкую трубу рабочую жидкость, посредством которой вымывают из ступенчатого проходного канала на поверхность блокирующую вставку и устанавливают в ступенчатом проходном канале функциональную вставку для регистрации кривых восстановления пластового давления в подпакерном пространстве, подают в сопло струйного насоса жидкую рабочую среду и создают в подпакерном пространстве скважины депрессию на продуктивный пласт, откачивают из продуктивного пласта продукты реакции или жидкость гидроразрыва и замеряют дебиты скважины при 2-3 значениях депрессии на пласт, резко прекращают подачу жидкой рабочей среды в сопло струйного насоса и регистрируют кривую восстановления пластового давления в подпакерном пространстве автономным каротажным комплексом, проводят депакеровку верхнего пакера, снова подают жидкую рабочую среду в сопло струйного насоса, вызывая таким образом распакеровку нижнего пакера. Далее при работающем струйном насосе проводят подъем гибкой гладкой трубы с оборудованием и регистрируют при этом физические поля горных пород вдоль ствола скважины в зоне продуктивного пласта, а после прохода зоны продуктивного пласта прекращают подачу жидкой рабочей среды в сопло струйного насоса, т.е. проводят депакеровку нижнего пакера, после чего проводят подъем гладкой гибкой трубы с оборудованием на поверхность. 2 с. и 3 з.п. ф-лы, 2 ил.

 

Изобретение относится к области насосной техники, преимущественно к скважинным струйным 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 перфоратор (см. авторское свидетельство SU 1146416, Е 21 В 43/116, 23.03.1985).

Данная установка позволяет проводить перфорацию скважины и за счет этого интенсифицировать откачку из скважины различных добываемых сред, например нефти, однако данная установка не позволяет проводить исследование прискважинной зоны пластов, что в ряде случаев приводит к снижению эффективности работ по интенсификации эксплуатации скважины, что связано с отсутствием информации о том, как работают пласты после перфорации. Таким образом, эффективность проводимой работы по дренированию скважины не дает ожидаемых результатов.

Наиболее близкой к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является скважинная струйная установка, содержащая установленные на колонне насосно-компрессорных труб пакер с центральным каналом и струйный насос с активным соплом, камерой смешения и проходным каналом с посадочным местом для установки герметизирующего узла с осевым каналом, при этом установка снабжена излучателем и приемником-преобразователем физических полей, размещенным в подпакерной зоне со стороны входа в струйный насос откачиваемой из скважины среды и установленным на каротажном кабеле, который пропущен через осевой канал герметизирующего узла, выход струйного насоса подключен к пространству, окружающему колонну труб, вход канала подвода откачиваемой среды струйного насоса подключен к внутренней полости колонны труб ниже герметизирующего узла, а вход канала подачи жидкой рабочей среды в активное сопло подключен к внутренней полости колонны труб выше герметизирующего узла (см. патент RU 2121610, F 04 F 5/02, 10.11.1998).

Данная скважинная 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 позволяет проводить исследование продуктивных пород только стволов, близких к вертикальным, что сужает область использования данной скважинной струйной установки.

Задачей, на решение которой направлено настоящее изобретение, является интенсификация работ по исследованию и испытанию скважин с открытым и обсаженным стволом, в первую очередь криволинейных или горизонтальных, оптимизация размещения пакера при работе совместно со струйным насосом и автономным каротажным комплексом и за счет этого повышение надежности работы скважинной струйной установки.

Указанная задача в части устройства как объекта изобретения решается за счет того, что эжекторный многофункциональный пластоиспытатель содержит установленный на гибкой гладкой трубе струйный насос, в корпусе которого установлены сопло и камера смешения с диффузором, а также выполнен ступенчатый проходной канал, причем в последнем предусмотрена возможность установки функциональных вставок: вставки для регистрации кривых восстановления пластового давления в подпакерном пространстве и блокирующей вставки с обратным клапаном в ее центральном проходном канале и циркуляционным клапаном в ее боковой стенке, ниже струйного насоса на гибкой гладкой трубе установлен механический или гидромеханический верхний пакер для его неподвижного размещения в распакерованном виде в скважине на фиксированной глубине, струйный насос расположен в обсадной колонне над продуктивным пластом скважины, ниже верхнего пакера на гибкой гладкой трубе расположен нижний пакер, выполненный из эластичного материала в виде открытого сверху стакана с конусообразной боковой стенкой, причем дно стакана герметично закреплено на гибкой гладкой трубе, под нижним пакером на гибкой гладкой трубе расположено центрующее пакеры в обсадной колонне кольцо, а на нижнем перфорированном конце гибкой гладкой трубы установлен автономный каротажный комплекс для измерения физических величин, например удельного электрического сопротивления горных пород, при этом расстояние L между пакерами составляет не менее наружного диаметра D гибкой гладкой трубы в месте установки нижнего пакера.

В центрующем кольце могут быть выполнены сквозные отверстия, а в транспортном положении гибкая гладкая труба намотана на барабан лебедки, расположенной на шасси транспортного средства, например автомобиля.

Решаемая задача в части способа работы эжекторного многофункционального пластоиспытателя как объекта изобретения решается за счет того, что спускают в скважину на гибкой гладкой трубе струйный насос со ступенчатым проходным каналом в его корпусе, расположенные ниже последнего на гибкой гладкой трубе механический или гидромеханический верхний пакер, нижний пакер из эластичного материала и закрепленный на нижнем перфорированном конце гладкой гибкой трубы автономный каротажный комплекс, причем в ступенчатом проходном канале корпуса струйного насоса установлена блокирующая вставка с обратным клапаном в ее центральном проходном канале и циркуляционным клапаном в ее боковой стенке, которая разобщает затрубное и внутритрубное пространство. В процессе спуска автономным каротажным комплексом проводят регистрацию фоновых значений физических параметров прискважинной зоны продуктивного пласта. При достижении заданной глубины производят распакеровку верхнего пакера, затем с поверхности по гладкой гибкой трубе через ее перфорированный нижний конец закачивают в продуктивный пласт кислотный раствор или жидкость гидроразрыва, после чего через затрубное пространство скважины, сопло струйного насоса и циркуляционный клапан блокирующей вставки закачивают рабочую жидкость, посредством которой вымывают из ступенчатого проходного канала на поверхность блокирующую вставку и устанавливают в ступенчатом проходном канале функциональную вставку для регистрации кривых восстановления пластового давления в подпакерном пространстве. Далее подают в сопло струйного насоса жидкую рабочую среду и создают в подпакерном пространстве скважины депрессию на продуктивный пласт, откачивают из продуктивного пласта продукты реакции или жидкость гидроразрыва и замеряют дебита скважины при 2-3 значениях депрессии на пласт, потом резко прекращают подачу жидкой рабочей среды в сопло струйного насоса и регистрируют кривую восстановления пластового давления в подпакерном пространстве автономным каротажным комплексом. Далее проводят депакеровку верхнего пакера, снова подают жидкую рабочую среду в сопло струйного насоса, вызывая таким образом распакеровку нижнего пакера, и при работающем струйном насосе проводят подъем гибкой гладкой трубы с установленным на ней оборудованием, регистрируя при этом автономным каротажным комплексом физические поля горных пород вдоль ствола скважины в зоне продуктивного пласта, а после прохода зоны продуктивного пласта прекращают подачу жидкой рабочей среды в сопло струйного насоса и, таким образом, проводят депакеровку нижнего пакера, после чего проводят подъем гладкой гибкой трубы с установленным на ней оборудованием на поверхность.

Спуск и подъем гибкой гладкой трубы с установленным на ней оборудованием проводят посредством лебедки, барабан которой установлен на транспортном средстве, например автомобиле.

Анализ работы эжекторного многофункционального пластоиспытателя показал, что надежность работы установки можно повысить как путем оптимального расположения в скважине струйного насоса относительно других элементов конструкции установки с размещением оборудования на гибкой гладкой трубе, так и путем выполнения установки с двумя пакерами, один из которых механический или гидромеханический, а другой расположен ниже, выполнен из эластичного материала и снабжен расположенным ниже него на гибкой гладкой трубе центрующим его в обсадной колонне кольцом.

Было выявлено, что указанное выше расположение струйного насоса в скважине позволяет наиболее эффективно использовать оборудование, которое установлено на гибкой гладкой трубе, при проведении работ по исследованию и испытанию продуктивных пластов горных пород, при этом созданы условия для получения полной и достоверной информации о состоянии продуктивного пласта. Установка позволяет создавать ряд различных депрессий с помощью струйного насоса с заданной величиной перепада давления, а с помощью функциональной вставки для регистрации кривых восстановления пластового давления и автономного каротажного комплекса проводят исследование и испытание скважины. Одновременно предоставляется возможность контролировать величину депрессии путем управления скоростью прокачки жидкой рабочей среды. При проведении испытания пластов можно регулировать режим откачки посредством изменения давления жидкой рабочей среды, подаваемой в сопло струйного насоса. В ходе проведения испытаний использование двух пакеров позволяет повысить достоверность получаемой информации. Было установлено, что закачку кислоты или жидкости гидроразрыва в пласт, регистрацию кривых восстановления пластового давления и дренирования пласта целесообразно проводить при распакерованном механическом или гидромеханическом пакере, а каротаж пласта в режиме депрессии - при нахождении механического или гидромеханического верхнего пакера в транспортном положении. В этом случае разобщение пространства скважины осуществляется посредством нижнего пакера из эластичного материала. Это связано с тем, что фиксированное положение элементов конструкции установки позволяет снизить погрешность при снятии гидродинамических характеристик скважины, а разобщение пространства скважины с помощью пакера из эластичного материала позволяет проводить динамические испытания пласта, причем представляется возможность в ходе этих исследований перемещать относительно скважины струйный насос совместно с автономным каротажным комплексом. Проведение разнообразных комплексных исследований позволило расширить объем получаемой информации в ходе одного спуска установки в скважину. Однако было установлено, что более рационально размещение пакера из эластичного материала ниже механического или гидромеханического пакера. В этом случае снижается нагрузка на пакер из эластичного материала при создании максимальных перепадов давления на пакере. В то же время для исключения влияния на работу пакера из эластичного материала пакера механического или гидромеханического пакер из эластичного материала надо располагать ниже механического или гидромеханического пакера на расстоянии, которое составляет не менее величины наружного диаметра гибкой гладкой трубы, на которой установлены пакеры. Возможна установка в ступенчатом проходном канале струйного насоса и других функциональных вставок, в частности блокирующей вставки с обратным клапаном в ее центральном проходном канале и циркуляционным клапаном в ее боковой стенке. Перекрытие блокирующей вставкой как канала подачи жидкой рабочей среды, так и канала подвода откачиваемой из скважины среды при проведении работ по разобщению затрубного и внутритрубного пространства скважины позволяет предотвратить попадание в струйный насос посторонних предметов, которые могут засорить струйный насос, что также позволяет повысить надежность работы установки. Возможно выполнение функциональной вставки для регистрации кривых восстановления пластового давления с обратным клапаном и перепускным клапаном, что позволяет дополнительно повысить точность получаемых данных при регистрации указанных выше кривых, что, в свою очередь, позволяет провести более качественную обработку скважины и подготовку ее к эксплуатации, а также позволяет ускорить и упростить процесс выравнивания давления между подпакерным и надпакерным пространством скважины. Размещение циркуляционного клапана в боковой стенке блокирующей вставки под обратным клапаном позволяет упростить процесс смены вставок в ступенчатом проходном канале струйного насоса и отказаться от различного рода ловильных приспособлений. Таким образом, данная струйная скважинная установка имеет широкие функциональные возможности, что позволяет проводить качественное исследование и испытание скважин после бурения или при капитальном ремонте с проведением всестороннего исследования и испытания в различных режимах.

В ходе исследования было установлено, что для обеспечения надежной работы нижнего пакера из эластичного материала и обеспечения возможности перемещения струйного насоса и автономного каротажного комплекса в скважине без депакеровки пакера из эластичного материала последний выполняют из эластичного материала в виде стакана с коническими стенками. Центрующее кольцо, расположенное ниже этого пакера, фиксирует гибкую гладкую трубу в обсадной колонне и при этом не создает значительного гидравлического сопротивления при спуске и подъеме оборудования на гибкой гладкой трубе. В конечном итоге удалось добиться получения исчерпывающей объективной информации о физическом состоянии пород продуктивного пласта.

В транспортном положении гибкая гладкая труба может быть намотана на барабан лебедки, расположенной на шасси транспортного средства, например автомобиля, что позволяет ускорить монтаж установки, а также спуск и подъем оборудования.

Таким образом, указанная выше совокупность взаимозависимых параметров обеспечивает достижение выполнения поставленной в изобретении задачи - интенсификации работ по исследованию и испытанию криволинейных и горизонтальных скважин с открытым и обсаженным стволом в зоне продуктивного пласта, а также оптимизации работы пакеров при их работе совместно со струйным насосом и автономным каротажным комплексом и за счет этого повышения надежности работы эжекторного многофункционального пластоиспытателя.

На фиг.1 представлен продольный разрез эжекторного многофункционального пластоиспытателя с блокирующей вставкой. На фиг.2 представлен продольный разрез эжекторного многофункционального пластоиспытателя с установленной функциональной вставкой для регистрации кривых восстановления пластового давления.

Эжекторный многофункциональный пластоиспытатель содержит установленные на гибкой гладкой трубе 1 механический или гидромеханический верхний пакер 2, струйный насос 3, в корпусе 4 которого установлены сопло 5 и камера смешения 6 с диффузором 7, а также выполнен ступенчатый проходной канал 8 и канал подвода откачиваемой среды 17. В ступенчатом проходном канале 8 могут быть установлены функциональные вставки, в частности функциональная вставка 9 для регистрации кривых восстановления пластового давления, а также блокирующая вставка 19 с обратным клапаном 18 в ее проходном канале и циркуляционным клапаном 16 в ее боковой стенке. Ниже верхнего пакера 2 на гибкой гладкой трубе 1 установлен нижний пакер 11 из эластичного материала и на перфорированном конце гибкой гладкой трубы 1 закреплен автономный каротажный комплекс 10, который позволяет проводить измерение физических величин, например удельного электрического сопротивления горных пород, а через перфорированный конец гибкой гладкой трубы 1 можно производить закачку в пласт различного рода жидкостей.

Струйный насос 3 установлен в обсадной колонне 12 над продуктивным пластом 20 скважины. Ниже нижнего пакера 11 на гибкой гладкой трубе 1 расположено центрующее пакер 11 в обсадной колонне 12 кольцо 13. В центрующем кольце 13 выполнены сквозные отверстия 14, а нижний перфорированный конец трубы 1 над автономным каротажным комплексом 10 образован отверстиями 15.

Нижний пакер 11 выполнен из эластичного материала в виде открытого сверху стакана с конусообразной боковой стенкой. Дно стакана герметично закреплено на гибкой гладкой трубе 1. Расстояние L между пакерами 2 и 11 составляет не менее наружного диаметра D колонны труб 1 в месте установки нижнего пакера 11.

Работа эжекторного многофункционального пластоиспытателя заключается в том, что спускают в скважину на гибкой гладкой трубе 1 струйный насос 3 со ступенчатым проходным каналом 8 в его корпусе 4 и установленной в ступенчатом проходном канале 8 блокирующей вставкой 19 с обратным клапаном 18, расположенные ниже струйного насоса 3 механический или гидромеханический верхний пакер 2, дополнительный нижний пакер 11 из эластичного материала и расположенный на нижнем перфорированном конце гибкой гладкой трубы 1 автономный каротажный комплекс 10. В процессе спуска посредством автономного каротажного комплекса 10 проводят регистрацию фоновых значений физических параметров прискважинной зоны продуктивного пласта. При достижении заданной глубины производят распакеровку верхнего пакера 2. Затем по гладкой гибкой трубе 1 через ее перфорированный нижний конец закачивают в продуктивный пласт кислотный раствор или жидкость гидроразрыва, после чего через затрубное пространство скважины, сопло 5 струйного насоса 3 и циркуляционный клапан 16 в боковой стенке блокирующей вставки 19 под ее обратный клапан 18 закачивают в гибкую гладкую трубу 1 рабочую жидкость, посредством которой вымывают из ступенчатого проходного канала 8 на поверхность блокирующую вставку 19 и устанавливают в ступенчатом проходном канале функциональную вставку 9 для регистрации кривых восстановления пластового давления в подпакерном пространстве. В последней может быть установлен перепускной клапан, а ниже функциональной вставки могут быть установлены обратный клапан и автономный манометр. Далее подают в сопло 5 струйного насоса 3 жидкую рабочую среду и создают в подпакерном пространстве скважины депрессию на продуктивный пласт, откачивают из продуктивного пласта продукты реакции или жидкость гидроразрыва и замеряют дебиты скважины при 2-3 значениях депрессии на пласт, резко прекращают подачу жидкой рабочей среды в сопло 5 струйного насоса 3 и регистрируют кривую восстановления пластового давления автономным каротажным комплексом 10. Затем проводят депакеровку верхнего пакера 2 и снова подают жидкую рабочую среду в сопло 5 струйного насоса 3. Это приводит к повышению давления в затрубном пространстве колонны труб 1 над нижним пакером 11 из эластичного материала и его автоматической распакеровке за счет давления столба жидкости на боковые стенки эластичного стакана пакера 11 и их прижатия к стенке обсадной колонны 12, при этом нижний пакер 11 установлен выше исследуемого продуктивного пласта. Далее при работающем струйном насосе 3 проводят подъем гибкой гладкой трубы 1 с установленным на ней оборудованием и регистрируют при этом физические поля горных пород вдоль ствола скважины в зоне продуктивного пласта. После прохода зоны продуктивного пласта автономным каротажным комплексом 10 прекращают подачу жидкой рабочей среды в сопло 5 струйного насоса 3, что приводит к выравниванию давлений над и под нижним пакером 11 за счет перетока жидкости из затрубного пространства через сопло 5 и канал подвода откачиваемой среды 17 в подпакерное пространство. При этом за счет выравнивания давления в гибкой гладкой трубе 1 над и под нижним пакером 11 происходит его депакеровка, а затем проводят подъем гладкой гибкой трубы 1 с установленным на ней оборудованием на поверхность.

Настоящее изобретение может найти применение в нефтедобывающей промышленности при испытании и освоении скважин, а также в других отраслях промышленности, где производится добыча различных сред из скважин.

1. Эжекторный многофункциональный пластоиспытатель, содержащий установленный на гибкой гладкой трубе струйный насос, в корпусе которого установлены сопло и камера смешения с диффузором, а также выполнен ступенчатый проходной канал, причем в последнем предусмотрена возможность установки функциональных вставок: вставки для регистрации кривых восстановления пластового давления в подпакерном пространстве и блокирующей вставки с обратным клапаном в ее центральном проходном канале и циркуляционным клапаном в ее боковой стенке, ниже струйного насоса на гибкой гладкой трубе установлен механический или гидромеханический верхний пакер для его неподвижного размещения в распакерованном виде в скважине на фиксированной глубине, струйный насос расположен в обсадной колонне над продуктивным пластом скважины, ниже верхнего пакера на гибкой гладкой трубе расположен нижний пакер, выполненный из эластичного материала в виде открытого сверху стакана с конусообразной боковой стенкой, причем дно стакана герметично закреплено на гибкой гладкой трубе, под нижним пакером на гибкой гладкой трубе расположено центрующее пакеры в обсадной колонне кольцо, а на нижнем перфорированном конце гибкой гладкой трубы установлен автономный каротажный комплекс для измерения физических величин, например удельного электрического сопротивления горных пород, при этом расстояние L между пакерами составляет не менее наружного диаметра D гибкой гладкой трубы в месте установки нижнего пакера.

2. Эжекторный многофункциональный пластоиспытатель по п.1, отличающийся тем, что в центрующем кольце выполнены сквозные отверстия.

3. Эжекторный многофункциональный пластоиспытатель по п.1, отличающийся тем, что в транспортном положении гибкая гладкая труба намотана на барабан лебедки, расположенной на шасси транспортного средства, например автомобиля.

4. Способ работы эжекторного многофункционального пластоиспытателя, заключающийся в том, что спускают в скважину на гибкой гладкой трубе струйный насос со ступенчатым проходным каналом в его корпусе, расположенные ниже последнего на гибкой гладкой трубе механический или гидромеханический верхний пакер, нижний пакер из эластичного материала и закрепленный на нижнем перфорированном конце гладкой гибкой трубы автономный каротажный комплекс, причем в ступенчатом проходном канале корпуса струйного насоса установлена блокирующая вставка с обратным клапаном в ее центральном проходном канале и циркуляционным клапаном в ее боковой стенке, в процессе спуска автономным каротажным комплексом проводят регистрацию фоновых значений физических параметров прискважинной зоны продуктивного пласта, при достижении заданной глубины производят распакеровку верхнего пакера, затем по гладкой гибкой трубе через ее перфорированный нижний конец закачивают в продуктивный пласт кислотный раствор или жидкость гидроразрыва, после чего через затрубное пространство скважины, сопло струйного насоса и циркуляционный клапан блокирующей вставки закачивают рабочую жидкость, посредством которой вымывают из ступенчатого проходного канала на поверхность блокирующую вставку и устанавливают в ступенчатом проходном канале функциональную вставку для регистрации кривых восстановления пластового давления в подпакерном пространстве, подают в сопло струйного насоса жидкую рабочую среду и создают в подпакерном пространстве скважины депрессию на продуктивный пласт, откачивают из продуктивного пласта продукты реакции или жидкость гидроразрыва и замеряют дебиты скважины при 2-3 значениях депрессии на пласт, резко прекращают подачу жидкой рабочей среды в сопло струйного насоса и регистрируют кривую восстановления пластового давления в подпакерном пространстве автономным каротажным комплексом, проводят депакеровку верхнего пакера, снова подают жидкую рабочую среду в сопло струйного насоса, вызывая таким образом распакеровку нижнего пакера, далее при работающем струйном насосе проводят подъем гибкой гладкой трубы с установленным на ней оборудованием и регистрируют при этом автономным каротажным комплексом физические поля горных пород вдоль ствола скважины в зоне продуктивного пласта, а после прохода зоны продуктивного пласта прекращают подачу жидкой рабочей среды в сопло струйного насоса и таким образом проводят депакеровку нижнего пакера, после чего проводят подъем гладкой гибкой трубы с установленным на ней оборудованием на поверхность.

5. Способ работы по п.4, отличающийся тем, что спуск и подъем гибкой гладкой трубы с установленным на ней оборудованием проводят посредством лебедки, барабан которой установлен на транспортном средстве, например автомобиле.