Результат интеллектуальной деятельности: ПАКЕРНАЯ ДВУСТВОЛЬНАЯ ЭЖЕКТОРНАЯ УСТАНОВКА ДОБЫВАЮЩЕЙ СКВАЖИНЫ (ВАРИАНТЫ)

Изобретение относится к области горного дела, в частности к устройствам добычи жидких или газообразных сред из скважин, снабженных струйными насосами.

Известен вставной забойный струйный насос для подъема нефти из малопродуктивного горизонта, содержащий пакер, устанавливаемый в скважине на насосно-компрессорных трубах, вставной струйный насос, состоящий из диффузора, камеры смешения, сопла и уплотнительных манжет. В верхней части струйного насоса выполнено замковое устройство для посадки и извлечения его с помощью ловителя, спускаемого на скребковой проволоке (Авторское свидетельство СССР №156902. Вставной забойный струйный насос. - МПК: Е21b. -25.09.1963. Бюл. №17).

Известна скважинная насосная установка, содержащая пакер, подъемную трубу и установленный в ней при помощи верхней и нижней замковых опор корпус спускаемого струйного аппарата. В корпусе струйного аппарата выполнены камера смешения, диффузор и установлено активное сопло. Корпус аппарата в зоне между опорами имеет кольцевую проточку, верхняя торцовая стенка которой имеет площадь поперечного сечения, превышающую площадь нижней торцовой стенки (Авторское свидетельство СССР №898121. Скважинная насосная установка. - МПК³: F04F 5/02. - 15.01.1982. Бюл. №2).

Известно устройство для откачки нефти из скважины, содержащее установленный на насосно-компрессорных трубах струйный насос с соплом и диффузором, пакер с обратным клапаном для сообщения подпакерного и надпакерного пространств. (Авторское свидетельство СССР №949164. Устройство для откачки нефти из скважины. - МПК³: E21B 43/00. - 07.08.1982. Бюл. №29).

Известна скважинная насосная установка, содержащая пакер, подъемную трубу с циркуляционными каналами, образующими затрубное пространство, и расположенный в трубе струйный аппарат. В циркуляционных каналах расположены опрессовочные заглушки. Над струйным аппаратом и в стенке подъемной трубы установлены обратные клапаны. (Авторское свидетельство СССР №966323. Скважинная насосная установка. -МПК³: F04F 5/02. - 15.10.1982. Бюл. №38).

Основным недостатком известных технических решений является то, что они требуют для нагнетания в межтрубное пространство скважины энергетического газа или жидкости высокого давления с целью отбора пластовой смеси (флюида), что снижает производительность и надежность эксплуатации добывающих скважин.

Основной задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является повышение производительности добывающих скважин путем создания газлифта для подъема пластового продукта в струйный насос сопутствующим сжатым газом в процессе отбора пластового продукта из залежи с образованием газовой шапки в подпакерном пространстве скважины и повышение надежности эксплуатации за счет исключения обсадной колонны скважины из процесса добычи пластового продукта.

Техническим результатом является повышение производительности и надежности эксплуатации добывающих скважин.

Указанный технический результат достигается тем, что в пакерной двуствольной эжекторной установке добывающей скважины, в первом варианте исполнения, содержащей колонну лифтовых труб, закрепляемую устьевой арматурой, струйный насос, в верхней части которого выполнено замковое устройство для посадки и извлечения его с помощью ловителя, пакер и обратный клапан, согласно предложенному техническому решению, струйный насос содержит муфту перекрестного течения, герметически состыкованную с одного торца с диффузором и каналом смешения пластового продукта, увлекаемого струей жидкости, нагнетаемой соплом с поверхности скважины, образующими между собой камеру подвода пластового продукта, сообщающуюся с периферийными продольными каналами муфты, а с другого - с впускным коллектором, снабженным на входе ранее упомянутым обратным клапаном, сообщающимся, в свою очередь, с периферийными продольными каналами муфты с одной стороны и с другой - с продуктивным пластом скважины через примкнутый к коллектору пакер и патрубок забора пластового продукта, при этом установка дополнительно содержит колонну насосно-компрессорных труб, сопряженную нижним торцом с наружной поверхностью муфты ниже радиальных каналов и закрепленную сверху в устьевой арматуре, образующую с колонной лифтовых труб межтрубный коаксиальный проточный канал подвода нагнетаемой жидкости в радиальные каналы муфты, а колонна лифтовых труб сообщается с каналом выброса в нее двухфазной смеси из диффузора струйного насоса, при этом сопло установлено в аксиальном канале муфты, сообщающемся с ее радиальными каналами для подвода нагнетаемой жидкости из межтрубного проточного канала, причем аксиальный канал муфты со стороны, противоположной соплу ниже уровня радиальных каналов, заблокирован заглушкой.

Указанный технический результат достигается тем, что в пакерной двуствольной эжекторной установке добывающей скважины, во втором варианте исполнения, содержащей колонну насосно-компрессорных труб, закрепляемую устьевой арматурой, струйный насос, в верхней части которого выполнено замковое устройство для посадки и извлечения его с помощью ловителя, пакер и обратный клапан, согласно предложенному техническому решению, струйный насос содержит муфту перекрестного течения, герметически состыкованную с одного торца с соплом, образующими между собой камеру подвода пластового продукта, сообщающуюся с периферийными продольными каналами муфты перекрестного течения, а с другого - с впускным коллектором, снабженным на входе ранее упомянутым обратным клапаном, сообщающимся, в свою очередь, с периферийными продольными каналами муфты перекрестного течения с одной стороны и с другой - с продуктивным пластом скважины через примкнутый к коллектору пакер и патрубок забора пластового продукта, при этом установка дополнительно содержит колонну лифтовых труб, сопряженную нижним торцом с наружной поверхностью муфты перекрестного течения ниже ее радиальных каналов и закрепленную сверху в устьевой арматуре, образующую с колонной насосно-компрессорных труб межтрубный коаксиальный проточный канал подъема двухфазной смеси на поверхность скважины, а колонна насосно-компрессорных труб сообщается с каналом подвода нагнетаемой жидкости в сопло струйного насоса, причем диффузор с каналом смешения пластового продукта, увлекаемого струей жидкости, нагнетаемой с поверхности скважины, установлен в аксиальном канале муфты перекрестного течения и сообщается с каналом выброса двухфазной смеси в сообщающиеся между собой аксиальный и радиальные каналы муфты перекрестного течения, последние, в свою очередь, сообщаются с межтрубным проточным каналом, причем аксиальный канал муфты перекрестного течения со стороны, противоположной диффузору, ниже уровня радиальных каналов заблокирован заглушкой.

Приведенный заявителем анализ уровня техники позволил установить, что аналоги, характеризующиеся совокупностями признаков, тождественными всем признакам заявленных вариантов пакерной двуствольной эжекторной установки добывающей скважины, отсутствуют. Следовательно, заявляемые технические решения соответствуют условию патентоспособности «новизна».

Результаты поиска известных решений в данной области техники с целью выявления признаков, совпадающих с отличительными от прототипа признаками заявляемых технических решений, показали, что они не следуют явным образом из уровня техники. Из определенного заявителем уровня техники не выявлена известность влияния предусматриваемых существенными признаками заявляемых технических решений преобразований на достижение указанного технического результата. Следовательно, заявляемые технические решения соответствуют условию патентоспособности «изобретательский уровень».

Заявленные технические решения могут быть успешно реализованы на нефтегазодобывающих скважинах. Следовательно, заявляемые технические решения соответствуют условию патентоспособности «промышленная применимость».

В настоящей заявке на выдачу патента соблюдено требование единства изобретений, поскольку заявленные варианты пакерной двуствольной эжекторной установки добывающей скважины предназначены для добычи скважинного продукта. Заявленные технические решения решают одну и ту же задачу - повышение производительности добывающих скважин.

На фиг. 1 схематично показан общий вид пакерной двуствольной эжекторной установки добывающей скважины в двух вариантах исполнения; на фиг. 2 - струйный насос эжекторной установки добывающей скважины в первом варианте исполнения на фиг. 1; на фиг. 3 - струйный насос эжекторной установки добывающей скважины во втором варианте исполнения на фиг. 1.

Пакерные двуствольные эжекторные установки добывающих скважин в обоих вариантах исполнения содержат колонну лифтовых труб 1 и колонну НКТ 2, закрепляемые в обсадной колонне 3 скважины устьевой арматурой 4, образующие между собой межтрубный коаксиальный проточный канал 5, струйный насос 6 и примкнутый к нему пакер 7, устанавливаемый выше продуктивного пласта А, с патрубком 8 для забора пластового продукта (Фиг. 1).

Струйный насос 6 пакерной двуствольной эжекторной установки добывающей скважины, в первом варианте исполнения, содержит муфту 9 перекрестного течения, герметически состыкованную с одного торца с диффузором 10 и каналом 11 смешения пластового продукта, увлекаемого струей жидкости из сопла 12, нагнетаемой с поверхности скважины, образующими между собой камеру 13 подвода пластового продукта, сообщающуюся с периферийными продольными каналами 14 муфты 9, а с другого - с впускным коллектором 15, снабженным на входе обратным клапаном 16, сообщающимся, в свою очередь, с периферийными продольными каналами 14 муфты 9 с одной стороны и с другой - с продуктивным пластом А скважины через примкнутый к коллектору 15 пакер 7 и патрубок 8 для забора пластового продукта. Колонна НКТ 2 сопряжена нижним торцом с наружной поверхностью муфты 9 ниже радиальных каналов 17 и образует с колонной лифтовых труб 1 межтрубный коаксиальный проточный канал 5 подвода нагнетаемой жидкости с поверхности скважины в радиальные каналы 17 муфты 9 (Фиг. 2). Колонна лифтовых труб 1 сообщается с каналом 18 выброса в нее двухфазной среды из диффузора 10 струйного насоса 6. Сопло 12 выполнено с каналом 19 для подвода нагнетаемой жидкости и установлено в аксиальном канале 20 муфты 9, сообщающемся с ее радиальными каналами 17 для подвода нагнетаемой жидкости из межтрубного проточного канала 5. Аксиальный канал 20 муфты 9 со стороны, противоположной соплу 12, ниже уровня радиальных каналов 17 заблокирован заглушкой 21. В верхней части струйного насоса 6 выполнено замковое устройство 22 для посадки и извлечения его с помощью ловителя, спускаемого на скребковой проволоке (условно не показан).

Струйный насос 6 пакерной двуствольной эжекторной установки добывающей скважины, во втором варианте исполнения, содержит муфту 9 перекрестного течения, герметически состыкованную с одного торца с соплом 12, образующими между собой камеру 13 подвода пластового продукта, сообщающуюся с периферийными продольными каналами 14 муфты 9, а с другого - с впускным коллектором 15, снабженным на входе обратным клапаном 16, сообщающимся, в свою очередь, с периферийными продольными каналами 14 муфты 9 с одной стороны и с другой - с продуктивным пластом А скважины через примкнутый к коллектору 15 пакер 7 и патрубок 8 забора пластового продукта. Колонна лифтовых труб 1 сопряжена нижним торцом с наружной поверхностью муфты 9 ниже ее радиальных каналов 17 и образует с колонной НКТ 2 межтрубный коаксиальный проточный канал 5 подъема двухфазной среды на поверхность скважины. (Фиг. 3). Колонна НКТ 2 сообщается с каналом 21 для подвода нагнетаемой жидкости в сопло 12 струйного насоса 6. Диффузор 10 с каналом 11 смешения пластового продукта, увлекаемого струей жидкости из сопла 12, нагнетаемой с поверхности скважины, установлен в аксиальном канале 20 муфты 9 и сообщается с каналом 18 выброса двухфазной среды в сообщающиеся радиальные 17 каналы муфты 9, последние, в свою очередь, сообщаются с межтрубным проточным каналом 5. Аксиальный канал 20 муфты 9 со стороны, противоположной диффузору 10, ниже уровня радиальных каналов 17 заблокирован заглушкой 21. В верхней части струйного насоса 6 выполнено замковое устройство 22 для посадки и извлечения его с помощью ловителя, спускаемого на скребковой проволоке (условно не показан).

Пакерные двуствольные эжекторные установки добывающих скважин работают следующим образом.

В первом варианте исполнения пакерной двуствольной эжекторной установки добывающей скважины, с поверхности скважины через устьевую арматуру 4 по межтрубному коаксиальному проточному каналу 5 между колонной лифтовых 1 и колонной НКТ 2, сопряженной нижним торцом с наружной поверхностью муфты 9 ниже радиальных каналов 17, в добывающую скважину нагнетают жидкость, которая, протекая через сообщающиеся радиальные каналы 17 и канал 19, поступает в сопло 12 струйного насоса 6. Наличие струи нагнетаемой жидкости из сопла 12 позволяет начать добычу пластового продукта из пласта А струйным насосом 6. Нагнетаемая с поверхности скважины жидкость, истекая струей из сопла 12, перемещается через камеру 13 подвода пластового продукта в канал 11 смешения его с нагнетаемой жидкостью, и под действием сил трения струя жидкости увлекает пластовый продукт в канал 11 смешения пластового продукта с нагнетаемой жидкостью, вследствие чего в камере 13 подвода пластового продукта снижается давление, под воздействием которого пластовый продукт всасывается из продуктивного пласта А через периферийные продольные каналы 14 муфты 9, впускной коллектор 15 с обратным клапаном 16, пакер 7 и патрубок 8 забора пластового продукта. Из канала 11 смешения пластового продукта с нагнетаемой жидкостью двухфазная смесь поступает в диффузор 10, в котором кинетическая энергия двухфазной смеси частично преобразуется в потенциальную энергию и через канал 18 выбрасывается в колонну лифтовых труб 1, по последней двухфазная смесь поднимается в устьевую арматуру 4 и далее перемещается на поверхность скважины и разделяется сепаратором на фазы.

Во втором варианте исполнения пакерной двуствольной эжекторной установки добывающей скважины, с поверхности скважины через устьевую арматуру 4 по колонне НКТ 2 в добывающую скважину нагнетают жидкость, которая через канал 19 подвода нагнетаемой жидкости поступает в сопло 12 струйного насоса 6. Наличие струи нагнетаемой жидкости из сопла 12 позволяет начать добычу пластового продукта из пласта А струйным насосом 6. Нагнетаемая жидкость, истекая струей из сопла 12, перемещается через камеру 13 подвода пластового продукта в канал 11 смешения его с нагнетаемой жидкостью, и под действием сил трения струя жидкости увлекает пластовый продукт в канал 11 смешения пластового продукта с нагнетаемой жидкостью, вследствие чего в камере 13 подвода пластового продукта снижается давление, под воздействием которого пластовый продукт всасывается из продуктивного пласта А через периферийные продольные каналы 14 муфты 9, впускной коллектор 15 с обратным клапаном 16, пакер 7 и патрубок 8 для забора пластового продукта. Из канала 11 смешения пластового продукта с нагнетаемой жидкостью образовавшаяся двухфазная смесь поступает в диффузор 10, в котором кинетическая энергия двухфазной смеси частично преобразуется в потенциальную энергию и через канал 18 двухфазная смесь выбрасывается в сообщающиеся радиальные 17 каналы муфты 9, затем она поступает в межтрубный коаксиальный проточный канал 5 между колонной лифтовых 1 и колонной НКТ 2, сопряженной нижним торцом с наружной поверхностью муфты 9 ниже радиальных каналов 17, по которому двухфазная смесь поднимается в устьевую арматуру 4 и далее перемещается на поверхность скважины и разделяется сепаратором на фазы.

Сопутствующий пластовому продукту сжатый газ, исходящий из продуктивного пласта А, образует в подпакерном пространстве обсадной трубы 3 газовую шапку, которая своим расширением создает в добывающей скважине газлифт, способствующий вытеснению пластового продукта из продуктивного пласта А через патрубок 8 забора пластового продукта, пакер 7, впускной коллектор 15 с обратным клапаном 16 и периферийные продольные каналы 14 муфты 9 в камеру 13 подвода пластового продукта в канал 11 смешения его с нагнетаемой жидкостью из сопла 12 струйного насоса 6, увеличивая тем самым производительность добывающей скважины. С достижением депрессии продуктивного пласта А прекращают нагнетание жидкости с поверхности скважины в струйный насос 6 эжекторной установки, в результате чего обратный клапан 16 в коллекторе 15 закрывается, предотвращая попадание жидкости в продуктивный пласт А, что приводит к восстановлению гидростатического давления в струйном насосе 6 перед обратным клапаном 16 в коллекторе 15.

При необходимости замены струйных насосов 6 последние спускают и извлекают из скважины с помощью ловителя, спускаемого на скребковой проволоке и зацепляемого за замковое устройство 22, выполненное в верхней части струйного насоса 6.

Использование предложенных вариантов пакерной двуствольной эжекторной установки добывающей скважины в нефтегазодобывающей промышленности может значительно повысить производительность и надежность эксплуатации добывающих скважин в соответствии с требованиями Правил охраны недр, утвержденных постановлением Госгортехнадзора РФ №71 от 06 июня 2003 г.