Результат интеллектуальной деятельности: ПОГРУЖНАЯ ЭЖЕКЦИОННАЯ УСТАНОВКА ДЛЯ ОЧИСТКИ ЗАБОЯ СКВАЖИН ОТ ПЕСЧАНЫХ ПРОБОК В УСЛОВИЯХ АНОМАЛЬНО НИЗКОГО ПЛАСТОВОГО ДАВЛЕНИЯ

Изобретение относится к нефтегазовой отрасли, в частности к скважинным струйным установкам, и предназначено для очистки забоя скважин от песчаных пробок.

Известна насосно-эжекторная струйная установка для очистки забоя скважин от песчаных пробок (патент РФ №2239728, 20.11.2003 г.). Она содержит смонтированный на колонне труб струйный насос и устройство для разрушения песчаной пробки, причем в корпусе струйного насоса установлены активное сопло и камера смешения с диффузором, а также выполнены канал подвода активной среды и канал подвода откачиваемой из скважины среды, при этом колонна труб установлена на вертлюге с возможностью вращения посредством привода.

Конструктивное решение аналога и его осуществления не предусматривает возможность осуществления непрерывной промывки скважины с целью очистки всего интервала перфорации на депрессии по всей его длине. Кроме того, само устройство для разрушения песчаной пробки приводится в действие посредством привода, установленного на поверхности и использование вертлюга.

Наиболее близкой к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является скважинная струйная установка для очистки забоя скважин от песчаных пробок в условиях аномально низких пластовых давлений (патент РФ №2393332, 26.05.2009 г.). Установка содержит эжекторный насос, канал подвода рабочей среды, многосопловую форсунку.

Работа данного устройства в скважине действительно при упрощении конструкции удешевляет процесс и повышает эффективность проводимых работ по разрушению песчаных пробок. Однако данная установка не позволяет в полной мере использовать ее возможности, поскольку для разрушения песчаной пробки используется только гидромониторный эффект рабочей среды, истекающей из сопел, а через проточную часть эжекторного насоса прокачивается пульпа, которая содержит в своем составе песок - материал, приводящий к сильной эрозии камеры смешения и диффузора.

Задачей изобретения является упрощение способа осуществления разрушения песчаной пробки, повышение надежности работы установки, повышение эффективности проводимых работ по разрушению песчаных пробок в скважинах в условиях аномально низких пластовых давлений.

Техническим результатом изобретения является интенсификация процесса разрушения песчаной пробки и снижение абразивного воздействия песчаной пульпы на камеру смешения и диффузор эжекторного насоса, а также создания более глубоких депрессий на продуктивный пласт.

Технический результат достигается тем, что погружная эжекционная установка для очистки забоя скважин от песчаных пробок в условиях аномально низкого пластового давления содержащая установленные на колоне насосно-компессорных труб, эжекторный насос, включающий корпус, в котором установлены соосно внутренней колоне насосно-компессорных труб сопло и камера смешения с диффузором, дополнительно в корпусе, параллельно камере смешения, выполнены осевые каналы для подвода рабочего потока и сообщенные с ними радиально расположенные поперечные боковые каналы для подвода эжектируемого потока, со стороны верхнего конца осевые каналы сообщены с кольцевым пространством между внешней НКТ и внутренней НКТ, а со стороны нижнего конца с рабочей камерой, в основании корпуса установлены опорная пята, сообщенная с соплом эжекторного насоса, посредством подпружиненного толкателя, с возможностью движения вверх и вниз под действием истекающей рабочей среды и функциональная вставка, внутри которой под углом 30° расположено не менее четырех генераторов кавитации. Генераторы кавитации представляют собой насадку, образованную цилиндрической и конической поверхностями с углом раскрытия канала от 6 до 7°.

Анализ проводимых в скважине работ по разрушению песчаных пробок показал, что очистка забоя скважин от песчаных в условиях аномально низких пластовых давлений является сложнейшей задачей. Процессы разрушения пласта и выноса механических примесей в ствол скважины, происходят в результате действия ряда геологических, технико-технологических, физико-химических и механических факторов. А наряду с такими осложнениями как выпадение и отложение солей из попутно добываемых вод, а также асфальтено-смоло-парафинистых составляющих нефти, формируются очень плотные глинисто-песчаные пробки с частичным или полным перекрытием интервала перфорации и их удаление является важной проблемой при ремонте и освоении скважин.

Для решения этой проблемы в предлагаемом изобретении, в основании корпуса эжекторного насоса установлена функциональная вставка, внутри которой под углом 30° расположено не менее четырех генераторов кавитации, которые формируют струю рабочей жидкости размывающие песчаную пробку. Это происходит за счет гидромониторного эффекта, эрозионной способности кавитационных струй, а также амплитудных и частотных колебаний, возникающих при истечении высоконапорных кавитационных струй. В процессе возбуждения кавитации жидкостная среда под напором поступает в генератор кавитации, пройдя внутреннюю цилиндрическую поверхность, поток жидкости ускоряется и попадает в коническую поверхность с углом раскрытия канала 6-7°, при этом достигается очень резкое увеличение скорости потока рабочей среды с возникновением локального разрыва сплошности потока с образованием полостей и каверн, заполненных паром и газом. Как результат поток выносит полости и каверны за пределы размывочного устройства полости и каверны схлопываются, создавая гидравлические удары и как следствие вибрацию в песчано-глинистой пробке. Поскольку описанные выше процессы происходят многократно, мгновенно и, как правило, через равные периоды времени, и сопровождающие их звуковые волны, гидравлические удары приводят к гармоничным явлениям, резонансу с большой разрушающей силой песчано-глинистой пробки, т.е. песчаная пробка разрушается не только гидравлическим размывом, но и глубоким многократным встряхиванием для полного разрушения ее сцементированной структуры, что способствует более интенсивному разрушению песчаной пробки в скважине.

Кавитационное истечение промывочной жидкости также способствует предотвращению засорения камеры смешения эжектора механическими примесями за счет дробления (диспергирования) твердых частиц, что существенным образом способствует облегчению условий подъема шлама на поверхность.

Работа установки основывается на использовании энергии пластового газа для создания более глубоких депрессий и улучшения условий транспорта песчаной смеси на поверхность. Для создания более глубоких депрессий для газовых скважин, эксплуатирующийся в условиях аномально низких пластовых давлений, необходима при осуществлении изобретения генерация пен непосредственно на забое скважины.

За счет создаваемой постоянной депрессии эжекторным насосом, промывка скважины происходит без создания противодавления на продуктивный пласт. Отсутствует поглощение продуктивным пластом образующейся песчаной пульпы и осаждение ее на забое скважины.

Возникающие амплитудные и частотные колебания при истечении жидкости из генераторов кавитации передаются в продуктивный горизонт, что способствует интенсификации добычи пластового флюида при дальнейшей эксплуатации скважины.

На фиг. 1 представлена погружная эжекционная установка для очистки забоя скважин от песчаных пробок в условиях аномально низкого пластового давления содержит установленные на внутренней колоне насосно-компессорных труб (НКТ) 1, эжекторный насос 2, включающий корпус 3, в котором установлены соосно внутренней НКТ 1 сопло 4 и камера смешения 5 с диффузором 6. В корпусе 3 эжекторного насоса 2 параллельно камере смешения 5 выполнены осевые каналы 7 для подвода рабочего потока и сообщенные с ними радиально расположенные поперечные боковые каналы 8 для подвода эжектируемого потока в приемную камеру 9, со стороны верхнего конца осевые каналы 7 сообщены с кольцевым пространством 10 между внешней НКТ 11 и внутренней НКТ 1, а со стороны нижнего конца с рабочей камерой 12, в основании корпуса 3 установлены опорная пята 13, сообщенная с соплом 4 эжекторного насоса 2, посредством подпружиненного толкателя 14, с возможностью движения вверх и вниз под действием истекающей рабочей среды и функциональная вставка 15, внутри которой под углом 30° расположены генераторы кавитации 16. Генераторы кавитации 16 представляют собой насадку, образованную цилиндрической и конической поверхностями с углом раскрытия канала от 6 до 7°. Генераторы кавитации 16 установлены в функциональной вставке 15 с возможностью замены. Количество генераторов кавитации 16 не менее четырех.

На фиг. 2 представлен общий вид генератора кавитации.

Эквивалентный диаметр всех генераторов кавитации 16 рассчитан на подачу через них от 10 до 20% рабочего потока, подаваемого в камеру 13, а эжекторный насос 5 рассчитан на коэффициент эжекции не ниже 0,2.

Способ работы погружной эжекционной установки для очистки забоя скважин от песчаных пробок в условиях аномально низких пластовых давлений заключается в следующем.

На внешней НКТ 11 с установленной в ней НКТ 1 спускают в скважину погружное эжекционное устройство к текущему забою (песчаной пробке), до тех пор, пока опорная пята 13 не дойдет до отложений, после чего подают рабочий поток (пенообразующую жидкость).

При этом опорная пята 13 приподнимает и двигает вверх подпружиненный толкатель 14, который сжимает пружину, открывая доступ меньшей части рабочего потока из рабочей камеры 12, поступающему из кольцевого пространства 10, через осевые каналы 7 на генераторы кавитации 16, где пройдя внутреннюю цилиндрическую поверхность, поток жидкости ускоряется и попадает в коническую поверхность с углом раскрытия канала 6-7°, достигается очень резкое увеличение скорости потока рабочей среды с возникновением локального разрыва сплошности потока с образованием полостей и каверн, заполненных паром и газом. Как результат поток выносит полости и каверны за пределы размывочного устройства полости и каверны схлопываются, создавая гидравлические удары и как следствие вибрацию в песчано-глинистой пробке, интенсивно разрушая ее.

Скважина промывается до верхней части интервала перфорации, при этом эжекторный насос 2 создает разряжение, создавая условия для вызова пластового флюида - газа из пласта.

Пластовый газ, смешиваясь с пенообразующей жидкостью, песчаной пульпой, поступает в боковые каналы 8, а потом с большей частью рабочего потока на сопло 4, истекая из которого увлекает из приемной камеры 9 эжекторного насоса 2, через камеру смешения 5, диффузор 6 смешанный поток, который в свою очередь по внутренней колонне насосно-компрессорных труб 1 поступает на поверхность. При этом во внутренней колонне насосно-компрессорных труб 1 образуется качественная пена, что улучшает условия транспорта песчаной пульпы на поверхность, снижает давление столба жидкости над погружным эжекционным устройством и облегчает условия его работы. Постепенно по мере размыва песчаной пробки производят спуск погружной эжекционной установки до забоя скважины.