Скважинная струйная установка эмпи-угис-(1-10)кд для каротажа и испытания горизонтальных скважин

Изобретение относится к области насосной техники. Скважинная струйная установка содержит пакер с центральным каналом и струйный насос (СН). Выход диффузора СН подключен к затрубному пространству, сопло - к внутренней полости колонны труб через канал подвода рабочей среды и верхнее и нижнее окна, выполненные в корпусе СН. В канале подвода откачиваемой среды со стороны нижнего окна установлен обратный клапан. В корпусе СН соосно колонне труб установлен переключатель потока рабочей среды в виде подвижной опорной втулки (ОВ), подпружиненной относительно корпуса. В ОВ выполнены верхние и нижние перепускные отверстия и посадочное место для герметизирующего узла (ГУ) или сменных функциональных вставок. В верхнем положении ОВ каналы подвода рабочей и откачиваемой сред перекрыты последней. В нижнем положении ОВ ее верхний торец расположен ниже входа в канал подвода рабочей среды. Перепускные отверстия ОВ сообщены с входом в канал подвода откачиваемой среды. ГУ выполнен в виде полого ступенчатого цилиндрического корпуса, в верхней части полости которого размещен уплотнительный элемент, а ниже в полости, с упором в уступ корпуса ГУ, расположен ступенчатый поршень (СП), подпружиненный относительно уплотнительного элемента. В стенке корпуса ГУ напротив верхних перепускных отверстий ОВ выполнены отверстия, перекрытые СП при нахождении его в нижнем положении. В верхнем положении СП и нижнем положении ОВ через отверстия в корпусе ГУ, верхние перепускные отверстия в ОВ и верхнее окно в корпусе СН канал подвода откачиваемой среды сообщен выше обратного клапана с внутренней полостью колонны труб ниже СН. Одновременно нижние перепускные отверстия ОВ сообщены с нижним окном канала подвода откачиваемой среды. В СП и уплотнительном элементе выполнены соосные осевые каналы для пропуска через них гибкой трубы для пропуска каротажного кабеля. На нижнем конце гибкой трубы закреплен комплексный каротажный прибор, который посредством кабельной головки подключен к каротажному кабелю. В стенке гибкой трубы над каротажным прибором выполнены отверстия для сообщения полости колонны труб с затрубным подпакерным пространством. В результате достигается повышение надежности работы и производительности установки при проведении обработки продуктивного пласта. 3 ил.

 

Изобретение относится к области насосной техники, преимущественно к скважинным насосным установкам для испытания и освоения скважин.

Известна скважинная струйная установка, содержащая смонтированные на колонне труб снизу-вверх пакер с выполненным в нем центральным каналом и струйный насос, в корпусе которого установлены активное сопло и камера смешения с диффузором, а также выполнены канал подвода рабочей среды и канал подвода откачиваемой из скважины среды, при этом в корпусе струйного насоса выполнен проходной канал с возможностью установки в нем сменных функциональных вставок и герметизирующего узла (см. патент RU 2176336 С1, кл. F04F 5/02, 27.11.2001).

Данная скважинная струйная установка позволяет проводить в скважине ниже уровня установки струйного насоса обработку пласта, в том числе с созданием перепада давлений над и под герметизирующим узлом. Однако возможности скважинной струйной установки используются не в полной мере, что связано с большими затратами времени на замену вставок, которое часто больше расчетного времени реакции кислотного раствора с минералами продуктивного пласта.

Наиболее близкой к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является скважинная струйная установка, содержащая смонтированные на колонне труб пакер с выполненным в нем центральным каналом и струйный насос, в корпусе которого установлены активное сопло и камера смешения с диффузором, а также выполнены канал подвода рабочей среды, канал подвода откачиваемой из скважины среды, при этом в корпусе струйного насоса установлен переключатель потока рабочей среды, выход струйного насоса подключен к затрубному пространству колонны труб, сопло струйного насоса через канал подвода рабочей среды подключено к внутренней полости колонны труб выше переключателя и канал подвода откачиваемой из скважины среды подключен к внутренней полости колонны труб ниже пакера (см. патент RU №2222717, кл. F04F 5/02, 27.01.2004).

Данная скважинная струйная установка позволяет переключать поток рабочей среды и оказывать воздействие на продуктивный пласт путем создания депрессии и репрессии. Однако используемый переключатель потока создает значительное гидравлическое сопротивление и занимает проходное сечение колонны труб, что не позволяет спускать в скважину оборудование и различного назначения приборы, например измерительные приборы, гибкие трубы для подачи в пласт химических реагентов или жидкости гидроразрыва, а также приборы для воздействия на пласт, что сужает возможности данной установки.

Задачей, на решение которой направлено настоящее изобретение, является повышение качества работ по увеличению дебитов скважин за счет усовершенствования технологии обработки продуктивного пласта жидкими агентами и предотвращение самопроизвольного перетока активной рабочей среды при прекращении работы струйного насоса и поддержание депрессии на пласт при неработающем струйном насосе.

Техническим результатом, достигаемым при реализации изобретения, является повышение надежности работы и производительности скважинной струйной установки при проведении обработки продуктивного пласта и проведении испытания скважины.

Указанная задача решается, а технический результат достигается за счет того, что скважинная струйная установка содержит смонтированные на колонне труб снизу-вверх пакер с выполненным в нем центральным каналом и струйный насос, в корпусе которого установлены сопло и камера смешения с диффузором, при этом выход диффузора подключен к затрубному пространству колонны труб, сопло струйного насоса подключено к внутренней полости колонны труб через выполненный в корпусе струйного насоса канал подвода рабочей среды, а выполненный в корпусе струйного насоса канал подвода откачиваемой из скважины среды подключен к внутренней полости колонны труб через выполненные в корпусе струйного насоса верхнее и нижнее окна, причем в канале подвода откачиваемой среды установлен обратный клапан, размещенный в последнем со стороны входа в него через нижнее окно, в корпусе струйного насоса соосно колонне труб установлен переключатель потока рабочей среды, выполненный в виде подвижной в осевом направлении опорной втулки, подпружиненной относительно корпуса, при этом в опорной втулке выполнены верхние и нижние перепускные отверстия и посадочное место для установки на него спускаемого через колонну труб герметизирующего узла или сменных функциональных вставок, в частности вставки для регистрации кривых восстановления пластового давления, в исходном верхнем положении опорной втулки каналы подвода рабочей и откачиваемой среды перекрыты последней, а в нижнем положении опорной втулки ее верхний торец расположен ниже входного отверстия в канал подвода рабочей среды, при этом перепускные отверстия опорной втулки сообщены с входом в канал подвода откачиваемой из скважины среды, герметизирующий узел выполнен в виде полого ступенчатого цилиндрического корпуса, в верхней части полости которого размещен уплотнительный элемент, а ниже в полости расположен, с упором в кольцевой уступ в полости корпуса герметизирующего узла, ступенчатый поршень, подпружиненный относительно уплотнительного элемента, при этом в стенке корпуса герметизирующего узла напротив верхних перепускных отверстий опорной втулки выполнены отверстия, которые перекрыты ступенчатым поршнем при нахождении его в нижнем положении, а в верхнем положении ступенчатого поршня и одновременно в нижнем положении опорной втулки через отверстия в корпусе герметизирующего узла, верхние перепускные отверстия в опорной втулки и верхнее окно в корпусе струйного насоса канал подвода откачиваемой из скважины среды сообщен выше обратного клапана с внутренней полостью колонны труб ниже корпуса струйного насоса и одновременно нижние перепускные отверстия опорной втулки сообщены с нижним окном канала подвода откачиваемой из скважины среды, при этом в ступенчатом поршне и уплотнительном элементе выполнены соосно осевые каналы для пропуска через них гибкой трубы, через которую пропущен каротажный кабель, на нижнем конце гибкой трубы закреплен комплексный каротажный прибор, который посредством кабельной головки подключен к каротажному кабелю, а в стенке гибкой трубы над комплексным каротажным прибором выполнены отверстия, посредством которых внутренняя полость колонны труб сообщена с затрубным подпакерным пространством скважины.

Анализ работы скважинной струйной установки показал, что надежность и эффективность работы установки можно повысить путем оптимизации конструкции установки и за счет этого достичь более полной очистки прискважинной зоны пласта в скважинах, сократить время проведения этих работ и расширить функциональные возможности установки при испытании и освоении скважин.

Было выявлено, что гидродинамическое воздействие на прискважинную зону скважины позволяет наиболее эффективно использовать скважинную струйную установку при освоении и ремонте нефтегазовых скважин в ходе проведения работ по интенсификации притока нефти из продуктивного пласта. При этом установка позволяет проводить очистку продуктивного пласта от кольматирующих частиц и продуктов реакции обработки пласта с химическими реагентами, проводить контрольные замеры как перед проведением, так и в процессе проведения обработки, что в свою очередь позволяет оценить техническое состояние и производительность скважины, а также свойства откачиваемой из скважины среды. По результатам изучения притока представляется возможность оценить качество обработки прискважинной зоны продуктивного пласта. Выполнение установки с переключателем потока рабочей среды в виде опорной втулки, подпружиненной относительно корпуса, позволяет проводить обработку продуктивного пласта путем закачки в пласт химических реагентов и/или жидкости гидроразрыва по колонне труб. При этом опорная втулка перекрывает каналы подвода рабочей и откачиваемой сред, что предотвращает их засорение. Выполнение опорной втулки с посадочным местом позволяет устанавливать во втулке различное технологическое оборудование и проводить гидродинамическую обработку продуктивного пласта.

Скважинная установка дает возможность создавать ряд различных депрессий с помощью струйного насоса в подпакерной зоне скважины с заданной величиной перепада давления, а с помощью каротажного прибора проводить регистрации давления, температуры и других физических параметров вдоль ствола скважины и откачиваемой из скважины среды, проводить исследование и испытание скважины, также проводить регистрацию кривой восстановления пластового давления в подпакерном пространстве скважины без использования специально для этого предназначенной функциональной вставки. Одновременно представляется возможность контролировать величину депрессии путем управления скоростью прокачки активной рабочей среды. При проведении испытания пластов можно регулировать режим откачки посредством изменения давления активной рабочей среды, подаваемой в активное сопло струйного насоса. В то же время выполнение канала подвода откачиваемой из скважины среды с обратным клапаном и двумя (верхним и нижним) окнами позволяет исключить возможность самопроизвольного перетока рабочей среды в подпакерную зону при неработающем струйном насосе.

Выполнение в ступенчатом поршне и уплотнительном элементе соосных осевых каналов для пропуска через них с возможностью осевого перемещения гибкой трубы, через которую пропущен каротажный кабель, и закрепление на нижнем конце гибкой трубы комплексного каротажного прибора, который посредством кабельной головки подключен к каротажному кабелю, а также выполнение в стенке гибкой трубы над комплексным каротажным прибором отверстий позволяет провести более качественную работу по исследованию скважины, а также позволяет без переустановки скважинной струйной установки произвести обработку скважины и подготовку ее к эксплуатации.

В результате достигается интенсификация работ по исследованию и освоению скважин, что позволяет проводить качественное исследование и испытание скважин после бурения и при капитальном ремонте, а также подготовку скважины к эксплуатации с проведением всестороннего исследования и испытания в различных режимах и за счет этого повышение надежности работы установки.

На фиг.1 представлен продольный разрез скважинной струйной установки при проведении обработки пласта химическими реагентами или жидкостью гидроразрыва.

На фиг.2 представлен продольный разрез скважинной струйной установки с герметизирующим узлом и каротажным прибором, расположенным на гибкой трубе в зоне пласта.

На фиг.3 представлен продольный разрез скважинной струйной установки во время подготовки скважинной струйной установки к подъему каротажного прибора и герметизирующего узла на поверхность.

Скважинная струйная установка содержит смонтированные на колонне труб 1 с хвостовиком 29 снизу-вверх пакер 2 с выполненным в нем центральным каналом 3 и струйный насос 4, в корпусе 5 которого установлены сопло 6 и камера смешения 7 с диффузором 8. Выход диффузора 8 подключен к затрубному пространству колонны труб 1, сопло 6 струйного насоса 4 подключено к внутренней полости колонны труб 1 через выполненный в корпусе 5 струйного насоса 4 канал 9 подвода рабочей среды, а выполненный в корпусе 5 струйного насоса 4 канал 10 подвода откачиваемой из скважины среды подключен к внутренней полости колонны труб 1 через выполненные в корпусе 5 струйного насоса 4 верхнее 11 и нижнее 12 окна. В канале 10 подвода откачиваемой среды установлен обратный клапан 13, размещенный в последнем со стороны входа в него через нижнее окно 12. В корпусе 5 струйного насоса 4 соосно колонне труб 1 установлен переключатель потока рабочей среды, выполненный в виде подвижной в осевом направлении опорной втулки 14, подпружиненной относительно корпуса 5. В опорной втулке 14 выполнены верхние 15 и нижние 16 перепускные отверстия и посадочное место 17 для установки на него спускаемого через колонну труб 1 герметизирующего узла 18 или сменных функциональных вставок (не показано), в частности вставки для регистрации кривых восстановления пластового давления. В исходном верхнем положении опорной втулки 14 каналы 9 и 10 соответственно подвода рабочей и откачиваемой среды перекрыты последней, а в нижнем положении опорной втулки 14 ее верхний торец расположен ниже входного отверстия в канал 9 подвода рабочей среды, при этом нижние перепускные отверстия 16 опорной втулки 14 сообщены с входом в канал 10 подвода откачиваемой из скважины среды, герметизирующий узел 18 выполнен в виде полого ступенчатого цилиндрического корпуса 19, в верхней части полости которого размещен уплотнительный элемент 20, а ниже в полости расположен с упором в кольцевой уступ 21 в полости корпуса 19 герметизирующего узла 18 ступенчатый поршень 22, подпружиненный относительно уплотнительного элемента 20, при этом в стенке корпуса 19 герметизирующего узла 18 напротив верхних перепускных отверстий 15 опорной втулки 14 выполнены отверстия 23, которые перекрыты ступенчатым поршнем 22 при нахождении его в нижнем положении. В верхнем положении ступенчатого поршня 22 и одновременно в нижнем положении опорной втулки 14 через отверстия 23 в корпусе 19 герметизирующего узла 18, верхние перепускные отверстия 15 в опорной втулке 14 и верхнее окно 11 в корпусе 5 струйного насоса 4 канал 10 подвода откачиваемой из скважины среды сообщен выше обратного клапана 13 с внутренней полостью колонны труб 1 ниже корпуса 5 струйного насоса 4 и одновременно нижние перепускные отверстия 16 опорной втулки 14 сообщены с нижним окном 12 канала 10 подвода откачиваемой из скважины среды. В ступенчатом поршне 22 и уплотнительном элементе 20 выполнены соосно осевые каналы для пропуска через них гибкой трубы 24, через которую пропущен каротажный кабель 25. На нижнем конце гибкой трубы 24 закреплен комплексный каротажный прибор 26, который посредством кабельной головки 27 подключен к каротажному кабелю 25, а в стенке гибкой трубы 24 над комплексным каротажным прибором 26 выполнены отверстия 28, посредством которых внутренняя полость колонны труб 1 сообщена с затрубным подпакерным пространством скважины.

Скважинная струйная установка работает следующим образом.

На колонне труб 1 с хвостовиком 29 спускают в скважину пакер 2 и струйный насос 4, причем каналы 9 и 10 перекрывают подпружиненной относительно корпуса 5 струйного насоса 4 опорной втулкой 14. Проводят распакеровку пакера 2 и его опрессовку путем подачи под давлением рабочей среды в затрубное пространство скважины, а затем проводят закачку по колонне труб 1 кислотного раствора и/или жидкости гидроразрыва в продуктивный пласт скважины и спускают по колонне труб 1 в скважину на гибкой трубе 24, которая пропущена через осевые каналы уплотнительного элемента 20 и ступенчатого поршня 22 герметизирующего узла 18, комплексный каротажный прибор 26, подключенный через кабельную головку27 к каротажному кабелю 25. Комплексный каротажный прибор 26 спускают в горизонтальную скважину до достижения прибором забоя скважины, а герметизирующий узел 18 устанавливают на посадочное место 17 в опорной втулке 14. В процессе спуска комплексным каротажным прибором 26 проводят регистрацию геофизических параметров, в частности давления и температуры, в подпакерной зоне, в том числе в зоне пласта, после чего подают по колонне труб 1 под давлением рабочую среду, под воздействием которой на герметизирующий узел 18 опорную втулку 14 смещают в нижнее положение, освобождая вход в канал 9 подвода рабочей среды в сопло 6 и сообщая верхнее и нижнее перепускные отверстия 15 и 16 с верхним и нижним окнами 11 и 12 канала 10 подвода откачиваемой из скважины среды. Путем подачи рабочей среды под давлением через канал 9 подвода рабочей среды в сопло 6 струйного насоса 4 проводят дренирование скважины и удаляют из продуктивного пласта продукты реакции и/или жидкости гидроразрыва с периодическим замером с помощью каротажного прибора 26 дебитов скважины при разных депрессиях на продуктивный пласт и непрерывной регистрацией забойного давления, а также состава откачиваемой из пласта скважины жидкой среды.

Резко прекращают подачу рабочей среды в сопло 6 струйного насоса 4 и проводят регистрацию кривой восстановления давления в подпакерном пространстве скважины.

Затем с помощью гибкой трубы 24 приподнимают каротажный прибор 26 и его верхним торцом нажимают снизу на ступенчатый поршень 22, перемещают его вверх и, таким образом, сообщают через отверстия 23 в стенке корпуса 19 герметизирующего узла 18 верхние перепускные отверстия 15 в опорной втулке 14 и верхнее окно 11 канала 10 подвода откачиваемой из скважины среды подпакерное пространство скважины с внутренней полостью колонны труб 1 выше струйного насоса 4 и затрубным пространством выше пакера 2 и за счет этого выравнивают давление над и под струйным насосом 4, после чего извлекают из скважины каротажный прибор 26 вместе с герметизирующим узлом 18. При необходимости проведения дополнительных исследований вместо герметизирующего узла 18 на посадочное место 17 в опорной втулке 14 могут быть установлены какие-либо из сменных функциональных вставок, в частности вставка для регистрации кривых восстановления пластового давления, что позволяет расширить объем получаемой информации о состоянии скважины без подъема колонны труб 1 на поверхность.

Настоящее изобретение может быть использовано в нефтегазодобывающей промышленности при освоении скважин после бурения или при их подземном ремонте с целью интенсификации дебитов углеводородов или увеличения приемистости нагнетательных скважин.

Скважинная струйная установка, содержащая смонтированные на колонне труб снизу-вверх пакер с выполненным в нем центральным каналом и струйный насос, в корпусе которого установлены сопло и камера смешения с диффузором, при этом выход диффузора подключен к затрубному пространству колонны труб, сопло струйного насоса подключено к внутренней полости колонны труб через выполненный в корпусе струйного насоса канал подвода рабочей среды, а выполненный в корпусе струйного насоса канал подвода откачиваемой из скважины среды подключен к внутренней полости колонны труб через выполненные в корпусе струйного насоса верхнее и нижнее окна, причем в канале подвода откачиваемой среды установлен обратный клапан, размещенный в последнем со стороны входа в него через нижнее окно, в корпусе струйного насоса соосно колонне труб установлен переключатель потока рабочей среды, выполненный в виде подвижной в осевом направлении опорной втулки, подпружиненной относительно корпуса, при этом в опорной втулке выполнены верхние и нижние перепускные отверстия и посадочное место для установки на него спускаемого через колонну труб герметизирующего узла или сменных функциональных вставок, в частности вставки для регистрации кривых восстановления пластового давления, в исходном верхнем положении опорной втулки каналы подвода рабочей и откачиваемой среды перекрыты последней, а в нижнем положении опорной втулки ее верхний торец расположен ниже входного отверстия в канал подвода рабочей среды, при этом перепускные отверстия опорной втулки сообщены с входом в канал подвода откачиваемой из скважины среды, герметизирующий узел выполнен в виде полого ступенчатого цилиндрического корпуса, в верхней части полости которого размещен уплотнительный элемент, а ниже в полости расположен, с упором в кольцевой уступ в полости корпуса герметизирующего узла, ступенчатый поршень, подпружиненный относительно уплотнительного элемента, при этом в стенке корпуса герметизирующего узла напротив верхних перепускных отверстий опорной втулки выполнены отверстия, которые перекрыты ступенчатым поршнем при нахождении его в нижнем положении, а в верхнем положении ступенчатого поршня и одновременно в нижнем положении опорной втулки через отверстия в корпусе герметизирующего узла, верхние перепускные отверстия опорной втулки и верхнее окно в корпусе струйного насоса канал подвода откачиваемой из скважины среды сообщен выше обратного клапана с внутренней полостью колонны труб ниже корпуса струйного насоса и одновременно нижние перепускные отверстия опорной втулки сообщены с нижним окном канала подвода откачиваемой из скважины среды, при этом в ступенчатом поршне и уплотнительном элементе выполнены соосно осевые каналы для пропуска через них гибкой трубы, через которую пропущен каротажный кабель, на нижнем конце гибкой трубы закреплен комплексный каротажный прибор, который посредством кабельной головки подключен к каротажному кабелю, а в стенке гибкой трубы над комплексным каротажным прибором выполнены отверстия, посредством которых внутренняя полость колонны труб сообщена с затрубным подпакерным пространством скважины.