Результат интеллектуальной деятельности: СКВАЖИННАЯ СТРУЙНАЯ УСТАНОВКА ЭМПИ-УГИС-(21-30)К И СПОСОБ ЕЕ РАБОТЫ

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

Известна скважинная струйная установка, включающая установленный в скважине на колонне насосно-компрессорных труб струйный насос и размещенный ниже струйного насоса в колонне насосно-компрессорных труб геофизический прибор (см. патент RU 2059891, кл. F04F 5/02, 10.05.1996).

Из этого же патента известен способ работы скважинной струйной установки, заключающийся в том, что активную среду по колонне труб подают в сопло струйного насоса, которая, истекая из него, увлекает в камеру смешения перекачиваемую жидкостную среду, из последней смесь сред направляют в диффузор, где кинематическую энергию потока частично преобразуют в потенциальную энергию, и из диффузора по затрубному пространству колонны труб смесь сред подают потребителю, при этом физические параметры откачиваемой среды и продуктивного пласта (давление, плотность, газонасыщенность, содержание твердой фазы, температуру, скорость потока, расход и др.) на входе в насос измеряют при помощи прибора, включающего излучатели и приемники-преобразователи физических полей, и передают по кабелю на поверхность, причем, изменяя расход и давление активной среды, проводят необходимые измерения и выбирают оптимальный режим работы струйного насоса, а при необходимости производят обработку откачиваемой среды и продуктивного пласта (прогрев, ультразвуковое дробление кольматанта и т.п.) при помощи излучателей физических полей.

Данные установка и способ ее работы позволяют проводить откачку из скважины различных добываемых сред, например нефти, с одновременной обработкой и исследованием добываемой среды и прискважинной зоны пласта.

Однако в данной установке не предусмотрена оперативная замена сопла без подъема колонны насосно-компрессорных труб на поверхность.

Наиболее близкой к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является скважинная струйная установка, содержащая корпус, в котором выполнены перепускные окна, и вкладыш со струйным насосом, при этом во вкладыше выполнены проходной канал, канал подвода активной среды в сопло струйного насоса, канал подвода в струйный насос откачиваемой среды, который сообщен с проходным каналом, и выходной канал, а над каналом подвода откачиваемой среды в проходном канале выполнено посадочное место, на котором установлен герметизирующий узел, и в последнем выполнен осевой канал с возможностью пропуска через него и канал подвода откачиваемой среды кабеля или проволоки для установки на них в скважине ниже струйного насоса скважинных приборов и оборудования с возможностью перемещения их вдоль ствола скважины при работающем или неработающем струйном насосе, выходной канал сообщен с внутренней полостью корпуса выше струйного насоса, а на вкладыше установлены уплотнительные элементы (см. патент US, №2004/0071557, кл. F04F 5/00, 15.04.2004).

Из этого же патента известен способ работы скважинной струйной установки, заключающийся в том, что колонну труб с пакером и корпусом опускают в скважину и располагают пакер над продуктивным пластом, приводят пакер в рабочее положение, разобщая окружающее колонну труб пространство скважины, на кабеле спускают в колонну труб вкладыш со струйным насосом и герметизирующим узлом и размещенные ниже вкладыша на кабеле приборы и оборудование, фиксируют в корпусе вкладыш со струйным насосом посредством фиксирующего механизма, в окружающее колонну труб затрубное пространство закачивают активную среду, которая на выходе из сопла формируется в устойчивую струю, увлекающую в струйный насос окружающую ее среду, что вызывает снижение давления сначала в канале подвода откачиваемой среды, а затем и в подпакерном пространстве скважины, создавая депрессию на продуктивный пласт, смесь сред за счет энергии рабочей среды по колонне труб поступает из скважины на поверхность, причем во время откачки пластовой среды с помощью установленного на кабеле оборудования и приборов проводят контроль параметров откачиваемой пластовой среды, а также воздействие на продуктивный пласт физическими полями.

Данные струйная установка и способ ее работы позволяют 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 не позволяет в полной мере использовать ее возможности, что связано с ограниченными возможностями конструкции скважинной струйной установки при проведении исследований продуктивных пластов в скважине, а также при закачке в пласт кислотных растворов и жидкостей гидроразрыва.

Задачей, на решение которой направлено настоящее изобретение, является расширение технологических возможностей скважинной струйной установки при проведении различного рода исследований и других работ в скважине с ее использованием.

Техническим результатом, достигаемым при реализации изобретения, является сокращение сроков проведения исследований, ремонта и освоения скважин, а также повышение достоверности получаемой информации о физических свойствах продуктивного пласта.

В части устройства как объекта изобретения указанная задача решается, а технический результат достигается за счет того, что скважинная струйная установка содержит корпус, в котором выполнены перепускные окна, и вкладыш со струйным насосом, при этом во вкладыше выполнены проходной канал, канал подвода активной среды в сопло струйного насоса, канал подвода в струйный насос откачиваемой среды, который сообщен с проходным каналом, и выходной канал, а над каналом подвода откачиваемой среды в проходном канале выполнено посадочное место, на котором установлен герметизирующий узел, и в последнем выполнен осевой канал с возможностью пропуска через него и проходной канал кабеля или проволоки для установки на них в скважине ниже струйного насоса скважинных приборов и оборудования с возможностью перемещения их вдоль ствола скважины при работающем или неработающем струйном насосе, выходной канал сообщен с затрубным пространством скважины, а на вкладыше установлены уплотнительные элементы, причем в корпусе установлена подвижная в осевом направлении опорная втулка, подпружиненная относительно корпуса, и на выполненное в опорной втулке посадочное место установлен вкладыш со струйным насосом, причем опорная втулка выполнена с перепускными отверстиями в ее стенке, в корпусе выполнена кольцевая расточка, ограничивающая своими торцами перемещение опорной втулки, при этом в нижнем положении опорной втулки выходной канал сообщен с окружающим корпус пространством через перепускные отверстия и перепускные окна, а в верхнем ее положении перепускные окна корпуса перекрыты стенкой опорной втулки.

На опорной втулке над и под перепускными отверстиями могут быть установлены дополнительные уплотнительные элементы

В части способа как объекта изобретения указанная задача решается, а технический результат достигается за счет того, что способ работы скважинной струйной установки заключается в том, что на колонне труб опускают в скважину корпус с выполненными в нем перепускными окнами и установленной в нем подпружиненной опорной втулкой с перепускными отверстиями, причем перепускные окна корпуса перекрыты стенкой опорной втулки, которая под действием пружины находится в своем верхнем положении, на кабеле или проволоке спускают в скважину вкладыш со струйным насосом, при этом предварительно кабель или проволоку пропускают через осевой канал герметизирующего узла, а также через проходной вкладыш, герметизирующий узел устанавливают на посадочном месте в проходном канале, к нижнему концу кабеля или проволоки подсоединяют скважинные приборы и оборудование, например каротажный прибор для регистрации профиля притока пластового флюида, далее устанавливают вкладыш со струйным насосом и герметизирующим узлом на посадочное место опорной втулки, а скважинные приборы и оборудование располагают с помощью кабеля или проволоки на заданной глубине в скважине ниже корпуса, после чего по колонне труб под давлением подают активную среду, например воду, солевой раствор или нефть и, таким образом, перемещают подпружиненную опорную втулку вместе с вкладышем со струйным насосом вниз до упора, совмещая таким образом перепускные отверстия втулки с перепускными окнами корпуса, и через канал подвода активной среды подают активную среду в сопло струйного насоса с формированием на выходе из сопла устойчивой струи, которая, истекая из сопла, вызывает снижение давления сначала в канале подвода откачиваемой среды, а затем и во внутренней полости колонны труб ниже корпуса струйного насоса, создавая в скважине депрессию на продуктивный пласт и увлекая в струйный насос откачиваемую из скважины пластовую среду, во время откачки пластовой среды с помощью установленных на кабеле или проволоке скважинных приборов и оборудования проводят контроль параметров откачиваемой пластовой среды и физических параметров продуктивного пласта вдоль ствола скважины, а также проводят перфорацию пластов в режиме депрессии, селективное акустическое воздействие на пласт и отбор глубинных проб при регулируемом с помощью струйного насоса забойном давлении, после этого прекращают подачу активной среды и тем самым перемещают под действием пружины опорную втулку с вкладышем в верхнее положение и изолируют внутреннюю полость колонны труб от затрубного пространства, после чего с помощью кабеля или проволоки извлекают на поверхность из корпуса вкладыш со струйным насосом, скважинными приборами и оборудованием.

После извлечения на поверхность вкладыша со струйным насосом по колонне труб могут быть закачаны в подпакерное пространство кислотный раствор или жидкость гидроразрыва.

После извлечения на поверхность вкладыша со струйным насосом через колонну труб и корпус может быть пропущена в забой скважины гибкая труба для очистки забоя скважины и прискважинной зоны пласта от проппанта, песка и других загрязнителей, после чего по гибкой трубе закачивают в скважину тампонажные материалы для проведения водоизоляционных работ или установки цементных мостов.

Анализ работы скважинной струйной установки показал, что интенсивность работы по исследованию скважины можно повысить путем расширения диапазона работ и исследований, которые могут быть проведены в скважине без подъема скважинной струйной установки на поверхность. Выполнение корпуса скважинной струйной установки с подпружиненной относительно корпуса опорной втулкой позволяет в ходе проведения некоторых технологических операций перекрывать перепускные окна и, таким образом, разобщать внутреннюю полость корпуса и окружающее корпус пространство. При необходимости вкладыш со струйным насосом может быть извлечен из опорной втулки и в скважину через колонну труб и опорную втулку корпуса струйной установки может быть пропущена гибкая труба для промывки забоя скважины или установки цементного моста. Данная операция, таким образом, проводится без подъема колонны труб на поверхность, что резко сокращает время проведения дополнительных технологических операций по исследованию и обработки продуктивного пласта. Также через колонну труб и опорную втулку можно закачать в пласт кислотный раствор и(или) жидкость гидроразрыва. После чего вкладыш со струйным насосом может быть возвращен на посадочное место в опорной втулке для продолжения работ по исследованию, испытанию и ремонту скважин, а также для удаления продуктов реакции после обработки продуктивного пласта химическим реагентами или жидкости гидроразрыва после обработки ею продуктивного пласта. В результате в ходе работы скважинной струйной установки представляется возможность проводить исследование скважины при различных режимах ее работы как до обработки продуктивного пласта, так и после такой обработки.

В результате достигнуто выполнение поставленной в изобретении задачи - расширение технологических возможностей скважинной струйной установки при проведении различного рода исследований пластов и других работ в скважине с ее использованием.

На фиг.1 представлен продольный разрез установки с корпусом и опорной втулкой. На фиг.2 представлен продольный разрез установки с установленным в опорной втулке вкладышем. На фиг.3 представлен продольный разрез установки с извлеченным вкладышем и пропущенной через колонну труб и корпус гибкой трубой.

Скважинная струйная установка содержит корпус 1, в котором выполнены перепускные окна 2, и вкладыш 3 со струйным насосом 4. Во вкладыше 3 выполнены проходной канал 5, канал 6 подвода активной среды в сопло 7 струйного насоса 4, канал 8 подвода в струйный насос 4 откачиваемой среды, который сообщен с проходным каналом 5, и выходной канал 9. Над каналом 8 подвода откачиваемой среды в проходном канале 5 выполнено посадочное место 10, на котором установлен герметизирующий узел 11, и в последнем выполнен осевой канал 12 с возможностью пропуска через него и проходной канал 5 кабеля или проволоки 13 для установки на них в скважине ниже струйного насоса 4 скважинных приборов и оборудования 14 с возможностью перемещения их вдоль ствола скважины при работающем или неработающем струйном насосе 4. Выходной канал 9 сообщен с затрубным пространством скважины, а на вкладыше 3 установлены уплотнительные элементы 15. В корпусе 1 установлена подвижная в осевом направлении опорная втулка 16, подпружиненная относительно корпуса 1, и на выполненное в опорной втулке 16 посадочное место 17 установлен вкладыш 3 со струйным насосом 4, причем опорная втулка 16 выполнена с перепускными отверстиями 18 в ее стенке. В корпусе 1 выполнена кольцевая расточка 19, ограничивающая своими торцами перемещение опорной втулки 16, при этом в нижнем положении опорной втулки 16 выходной канал 9 сообщен с окружающим корпус 1 пространством через перепускные отверстия 18 и перепускные окна 2, а в верхнем положении перепускные окна 2 корпуса 1 перекрыты стенкой опорной втулки 16.

На опорной втулке 16 над и под перепускными отверстиями 18 установлены дополнительные уплотнительные элементы 20. Опорная втулка 16 подпружинена посредством пружины 21.

На колонне труб 22 опускают в скважину корпус 1 с выполненными в нем перепускными окнами 2 и установленной в нем подпружиненной опорной втулкой 16 с перепускными отверстиями 18, причем перепускные окна 2 корпуса 1 перекрыты стенкой опорной втулкой 16, которая под действием пружины 21 находится в своем верхнем положении. На кабеле или проволоке 13 спускают в скважину вкладыш 3 со струйным насосом 4, при этом предварительно кабель или проволоку 13 пропускают через осевой канал 12 герметизирующего узла 11, а также через проходной канал 5 вкладыша 3. Герметизирующий узел 11 устанавливают на посадочном месте 10 в проходном канале 5. К нижнему концу кабеля или проволоки 13 подсоединяют скважинные приборы и оборудование 14, например каротажный прибор, далее устанавливают вкладыш 3 со струйным насосом 4 и герметизирующим узлом 11 на посадочное место 17 опорной втулки 16, а скважинные приборы и оборудование 14 располагают с помощью кабеля или проволоки 13 на заданной глубине в скважине ниже корпуса 1. Затем по колонне труб 22 под давлением подают активную среду, например воду, солевой раствор или нефть, и, таким образом, перемещают подпружиненную опорную втулку 16 вместе с вкладышем 3 со струйным насосом 4 вниз до упора, совмещая таким образом перепускные отверстия 18 втулки 16 с перепускными окнами 2 корпуса 1, и через канал 6 подвода активной среды подают активную среду в сопло 7 струйного насоса 4 с формированием на выходе из сопла 7 устойчивой струи, которая, истекая из сопла 7, вызывает снижение давления сначала в канале 8 подвода откачиваемой среды, а затем и во внутренней полости колонны труб 22 ниже корпуса 1 струйного насоса 4, создавая в скважине депрессию на продуктивный пласт и увлекая в струйный насос 4 откачиваемую из скважины пластовую среду. Во время откачки пластовой среды, с помощью установленных на кабеле или проволоке 13 скважинных приборов и оборудования 14, проводят контроль параметров откачиваемой пластовой среды и физических параметров продуктивного пласта вдоль ствола скважины, а также проводят перфорацию пластов в режиме депрессии, селективное акустическое воздействие на пласт и отбор глубинных проб при регулируемом с помощью струйного насоса 4 забойном давлении. После этого прекращают подачу активной среды, тем самым перемещают под действием пружины 21 опорную втулку 16 с вкладышем 3 в верхнее положение и изолируют внутреннюю полость колонны труб 22 от затрубного пространства, после чего с помощью кабеля или проволоки 13 извлекают на поверхность из корпуса 1 вкладыш 3 со струйным насосом 4, скважинными приборами и оборудованием 14.

После извлечения на поверхность вкладыша 3 со струйным насосом 4 по колонне труб 22 в подпакерное пространство скважины закачивают кислотный раствор или жидкость гидроразрыва.

После извлечения на поверхность вкладыша 3 со струйным насосом 4 через колонну труб 22 и корпус 1 пропускают в забой скважины гибкую трубу 23 для проведения очистки забоя скважины и прискважинной зоны пласта от проппанта, песка и других загрязнителей, затем по гибкой трубе 23 в скважину закачивают тампонажные материалы для проведения водоизоляционных работ или установки цементных мостов.

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