Результат интеллектуальной деятельности: Скважинная струйная установка для селективного испытания пластов

Изобретение относится к области насосной техники, преимущественно к скважинным насосным установкам для селективного испытания нефтегазовых и метаноугольных пластов в сложных геолого-технических условиях.

Известна скважинная струйная установка, содержащая пакер, колонну труб с опорой, в которой выполнены перепускные окна и установлено эжектирующее устройство, в корпусе которого установлен струйный насос с соплом и камерой смешения с диффузором и выполнены канал подвода активной среды в сопло струйного насоса, канал подвода в струйный насос откачиваемой из скважины среды и канал отвода смеси сред из струйного насоса, а в корпусе, над каналом подвода откачиваемой среды, выполнен сообщенный с последним проходной канал с посадочным местом для установки герметизирующего узла, в котором выполнен осевой канал с возможностью пропуска через него и канал подвода откачиваемой среды каротажного кабеля, для установки на нем в скважине ниже эжектирующего устройства глубинных приборов с возможностью перемещения их вдоль ствола скважины при работающем или неработающем струйном насосе, при этом канал подвода активной среды в сопло струйного насоса сообщен с перепускными окнами и через последние с окружающим колонну труб пространством, а канал отвода смеси сред из струйного насоса сообщен с внутренней полостью труб выше струйного насоса (см. патент RU №2334131, кл. F04F 5/54, опубл. 20.09.2008).

Данная струйная установка позволяет проводить различные технологические операции в скважине ниже уровня установки струйного насоса, в том числе при наличии перепада давлений над и под герметизирующим узлом, а также позволяет проводить закачку в продуктивный пласт химических реагентов. Однако возможности установки ограничены вынужденной работой со всеми перфорированными пластами одновременно и технологическими возможностями геофизического эжектирующего устройства, что приводит к сужению функциональных возможностей скважинной струйной установки.

Наиболее близкой к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является скважинная струйная установка для селективного испытания пластов, содержащая установленную в эксплуатационной колонне колонну насосно-компрессорных труб (НКТ), на которой установлены последовательно снизу вверх опора, в корпусе которой имеется ступенчатый проходной канал с посадочным местом для установки в нем геофизического эжектирующего устройства и перепускной канал с установленным в нем обратным клапаном, геофизическое эжектирующее устройство включает цилиндрический корпус, на наружной поверхности которого выполнен кольцевой уступ для установки геофизического эжектирующего устройства на посадочное место в опоре, в цилиндрическом корпусе геофизического эжектирующего устройства установлен струйный насос с соплом и камерой смешения с диффузором, и выполнены канал подвода активной среды в сопло струйного насоса, канал подвода в струйный насос откачиваемой из скважины среды, а также проходной канал с возможностью установки в его верхней части герметизирующего узла, при этом проходной канал подключен ниже герметизирующего узла к каналу подвода откачиваемой из скважины среды, в герметизирующем узле выполнен осевой канал для пропуска через него каротажного кабеля для установки на нем в скважине ниже геофизического эжектирующего устройства каротажного прибора с возможностью перемещения его вдоль ствола скважины при работающем и неработающем струйном насосе, канал подвода активной среды в сопло струйного насоса сообщен с перепускным каналом опоры и через последний - с окружающим колонну НКТ пространством, камера смешения с диффузором установлены соосно соплу струйного насоса, а диффузор со стороны выхода из него сообщен с внутренней полостью колонны НКТ выше последнего насоса (см. патент RU №2449182, кл. F04F 5/54, опубл. 27.04.2012).

Данная установка позволяет проводить откачку из скважины различных добываемых сред, например нефти, с одновременной обработкой добываемой среды и прискважинной зоны пласта, однако данная установка не позволяет создавать глубокие депрессии на нижние пласты, т.к. корпус опоры должен находиться над верхним перфорированным пластом, а это может быть на 200-400 м выше нижнего пласта, а, кроме того, данная установка не позволяет работать в открытом стволе из-за того, что корпус опоры придется устанавливать в промежуточной колонне, а это может быть на 500 и более метров выше над испытуемым пластом, что не позволит создать глубокую депрессию, причем в необсаженном стволе нельзя устанавливать установку из-за опасности возникновения аварийных ситуаций.

Задачей, на решение которой направлено настоящее изобретение, является создание скважинной струйной установки с возможностью разобщения внутрискважинного пространства скважины для проведения селективного испытания нефтегазовых и метаноугольных пластов.

Техническим результатом от использования скважинной струйной установки является расширение функциональных возможностей скважинной струйной установки, а именно проведение выборочного селективного испытания нефтегазовых или метаноугольных пластов.

Указанная задача решается, а технический результат достигается за счет того, что скважинная струйная установка для селективного испытания пластов содержит установленную в эксплуатационной колонне колонну насосно-компрессорных труб (НКТ), на которой установлены последовательно снизу вверх опора, в корпусе которой имеется ступенчатый проходной канал с посадочным местом для установки в нем геофизического эжектирующего устройства и перепускной канал с установленным в нем обратным клапаном, геофизическое эжектирующее устройство включает цилиндрический корпус, на наружной поверхности которого выполнен кольцевой уступ для установки геофизического эжектирующего устройства на посадочное место в опоре, в цилиндрическом корпусе геофизического эжектирующего устройства установлен струйный насос с соплом и камерой смешения с диффузором, и выполнены канал подвода активной среды в сопло струйного насоса, канал подвода в струйный насос откачиваемой из скважины среды, а также проходной канал с возможностью установки в его верхней части герметизирующего узла, при этом проходной канал подключен ниже герметизирующего узла к каналу подвода откачиваемой из скважины среды, в герметизирующем узле выполнен осевой канал для пропуска через него каротажного кабеля для установки на нем в скважине ниже геофизического эжектирующего устройства каротажного прибора с возможностью перемещения его вдоль ствола скважины при работающем и неработающем струйном насосе, канал подвода активной среды в сопло струйного насоса сообщен с перепускным каналом опоры и через последний - с окружающим колонну НКТ пространством, камера смешения с диффузором установлены соосно соплу струйного насоса, а диффузор со стороны выхода из него сообщен с внутренней полостью колонны НКТ выше последнего, установка снабжена внешней колонной насосно-компрессорных труб (ВНКТ), установленной в скважине в пространстве между НКТ и эксплуатационной колонной с образованием межтрубного кольцевого канала, причем на ВНКТ установлены последовательно снизу вверх хвостовик - накопитель твердых частиц - примесей откачиваемой из скважины среды, расположенный ниже исследуемого пласта нижний пакер с опорой на эксплуатационную колонну или нижний пакер нажимного действия, щелевой фильтр, высота которого не менее чем на два метра больше толщины исследуемого пласта, и верхний пакер нажимного действия, расположенный над кровлей исследуемого пласта, а в ВНКТ выше верхнего пакера нажимного действия установлено опорное кольцо для установленной на НКТ опоры.

Данная конструкция скважинной установки позволяет независимо от количества продуктивных пластов в скважине снижать забойное давление против каждого из них практически до нуля, что существенно повышает технологические возможности скважинной установки. Кроме того, циркуляция рабочего агента по межтрубному пространству НКТ и ВНКТ позволяет безаварийно работать в скважинах с большой длиной открытого ствола как в условиях аномально низких, так и в условиях аномально высоких пластовых давлений.

Таким образом, данную скважинную установку можно применять в открытом и обсаженном стволе скважин с кривизной до 45°.

На чертеже схематически показана скважинная струйная установка для селективного испытания пластов.

Скважинная струйная установка для селективного испытания пластов содержит установленную в эксплуатационной колонне 1 колонну насосно-компрессорных труб 2 (НКТ), на которой установлены последовательно снизу вверх опора 3, в корпусе 4 которой имеется ступенчатый проходной канал с посадочным местом для установки в нем геофизического эжектирующего устройства 5 и перепускной канал 6 с установленным в нем обратным клапаном 7.

Геофизическое эжектирующее устройство 5 включает цилиндрический корпус 8, на наружной поверхности которого выполнен кольцевой уступ для установки геофизического эжектирующего устройства 5 на посадочное место в опоре 3.

В цилиндрическом корпусе 8 геофизического эжектирующего устройства 5 установлен струйный насос 9 с соплом 10 и камерой смешения 11 с диффузором 12 и выполнены канал 13 подвода активной среды в сопло 10 струйного насоса 9, канал 14 подвода в струйный насос 9 откачиваемой из скважины среды, а также проходной канал 15 с возможностью установки в его верхней части герметизирующего узла 16, при этом проходной канал 15 подключен ниже герметизирующего узла 16 к каналу подвода 14 откачиваемой из скважины среды.

В герметизирующем узле 16 выполнен осевой канал для пропуска через него каротажного кабеля 17 для установки на нем в скважине ниже геофизического эжектирующего устройства 5 каротажного прибора 18 с возможностью перемещения его вдоль ствола скважины при работающем и неработающем струйном насосе 9. Канал 13 подвода активной среды в сопло 10 струйного насоса 9 сообщен с перепускным каналом 6 опоры 3 и через последний - с окружающим колонну НКТ 2 пространством. Камера смешения 11 с диффузором 12 установлены соосно соплу 10 струйного насоса 9, а диффузор 12 со стороны выхода из него сообщен с внутренней полостью колонны НКТ 2 выше последнего.

Установка снабжена внешней колонной насосно-компрессорных труб 19 (ВНКТ), установленной в скважине в пространстве между НКТ 2 и эксплуатационной колонной 1 с образованием межтрубного кольцевого канала 20.

На ВНКТ 19 установлены последовательно снизу вверх хвостовик - накопитель 21 твердых частиц - примесей откачиваемой из скважины среды, расположенный ниже исследуемого пласта нижний пакер 22 с опорой на эксплуатационную колонну 1 или нижний пакер 22 нажимного действия, щелевой фильтр 23, высота которого не менее чем на два метра больше толщины исследуемого пласта, и верхний пакер 24 нажимного действия, расположенный над кровлей исследуемого пласта, а в ВНКТ 19 выше верхнего пакера 24 нажимного действия установлено опорное кольцо 25 для установленной на НКТ 2 опоры 3.

Работы скважинной струйной установки для селективного испытания пластов выполняется в следующей последовательности. В скважину спускают скомпонованные вместе в последовательности снизу вверх заглушку (не показана на чертеже) для ВНКТ 19, которая имеет диаметр 114 мм, хвостовик-накопитель 21 для ВНКТ 19, нижний пакер 22 с опорой на эксплуатационную колонну 1 или нажимного действия, щелевой фильтр, например изготовленный из перфорированного отрезка ВНКТ 19, верхний пакер 24 нажимного действия, опорное кольцо 25 и далее до устья скважины ВНКТ 19.

Затем проводят распакеровку нижнего пакера 22 и верхнего пакера 23 и проводят установку полученной компоновки на планшайбе. После этого спускают в ВНКТ 19 компоновку, которая состоит из последовательно соединенных в направлении снизу вверх: опора 3, НКТ 2, которая сформирована из труб диаметром 73 мм до посадки опоры 3 в опорном кольце 25.

При спуске в скважину все НКТ 2 необходимо прошаблонировать шаблоном диаметром 59 мм и длиной 500 мм.

Полученную компоновку с НКТ 2 устанавливают на планшайбе с помощью подгонных патрубков диаметром 73 мм (допускается притягивание планшайбы с натягом НКТ 2 до 30 мм).

После этого проводят обвязку устья скважины для круговой циркуляции рабочей жидкости, предусмотрев установку над планшайбой двух шаровых кранов через тройник и лубрикатора, присоединив напорную линию насосного агрегата для подачи рабочей жидкости в кольцевой канал 20, образованный ВНКТ 19 и НКТ 2, а НКТ 2 подключают к мерной емкости.

В напорной линии насосного агрегата устанавливают фильтр с отверстиями диаметром 3 мм, а саму напорную линию опрессовывают давлением в 1,5 раза большим, чем максимальное рабочее давление.

Затем производят спуск на каротажном кабеле 17 геофизического эжектирующего устройства 5 со струйным насосом 9 герметизирующим узлом 16 и каротажным прибором 18 на конце каротажного кабеля 17.

В процессе спуска каротажным прибором 18 проводят регистрацию фоновых значений температуры и забойного давления от устья скважины до заглушки при неработающем насосном агрегате.

Путем создания давления в НКТ 2 до 5 МПа осуществляют посадку геофизического эжектирующего устройства 5 в опоре 3 на опорном кольце 25.

Устанавливают каротажный прибор 18 на уровне кровли исследуемого пласта скважины и проводят замеры забойного давления (Р_заб) и дебита скважины (Q_в) на точке при прокачке рабочего агента через кольцевой канал 20 и далее через струйный насос 9 при различных давлениях насосного агрегата (например, 4, 6, 8, 10 и 12 МПа) в течение 1-го часа на каждом режиме (время дренирования может увеличиваться до стабилизации Рзаб).

В процессе откачки проводится регистрация Рзаб и замер количества поступающей жидкости из исследуемого пласта по мерной емкости.

По данным с каротажного прибора 18 о величине Рзаб и по произведенным замерам дебита по мерной емкости строят экспресс-индикаторную кривую Q_в=f (Р_3аб).

Затем проводят регистрацию профиля притока при различных давлениях на насосном агрегате (8-12 МПа) при движении каротажного прибора 18 сверху-вниз и снизу-вверх.

После этого поднимают каротажный прибор 18 и геофизическое эжектирующее устройство 5 на поверхность.

Далее в зависимости от полученных результатов исследований в опоре 3 может быть установлено манометрическое эжектирующее устройство (на чертеже не показано), которое включает цилиндрический корпус с установленным под ним автономным манометром, а в цилиндрическом корпусе установлен струнный насос с соплом и камерой смешения с диффузором и выполненными в цилиндрическом корпусе манометрического эжектирующего устройства каналом подвода откачиваемой из скважины среды и продольным проходным каналом, в нижней части которого установлен обратный клапан, а в верхней - пробка с ловильной головкой, что позволит создавать циклические депрессии и запись кривых восстановления давления (КВД) при различных давлениях прокачки рабочей жидкости.

Кроме того, представляется возможность совместно с манометрическим эжектирующим устройством спускать на каротажном кабеле акустические излучатели, пороховые заряды для термогазохимического воздействия, пробоотборники и т.п. с целью интенсификации притока испытуемого пласта. Также имеется возможность закачки через опору в пласт кислотных растворов и других агентов.

Настоящее изобретение может быть использовано в нефтегазовой и угольной промышленности при испытании, освоении и ремонте скважин с нефтегазовыми и метаноугольными пластами.