способ освоения, исследования скважины и интенсификации нефтегазовых притоков и устройство для его осуществления

Формула изобретения

1. Способ освоения, исследования скважин и интенсификации нефтегазовых притоков, включающий спуск на насосно-компрессорных трубах полого корпуса устройства с пакером в скважину, спуск и посадку струйного насоса в корпусе устройства, подачу рабочей жидкости по затрубному пространству между эксплуатационной колонной и колонной насосно-компрессорных труб в струйный насос, откачку струйным насосом пластового флюида, подачу смешанной жидкости на поверхность и передачу промысловой информации по кабелю, отличающийся тем, что для приближения к продуктивному пласту спуск и посадку струйного насоса осуществляют под пакером, при этом проводят герметизацию кабеля, а подачу рабочей жидкости к струйному насосу направляют из надпакерного пространства в подпакерное по каналу, который при необходимости увеличивают.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что направление потоков рабочей и пластовой жидкостей изменяют перед входом в струйный насос.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что в интервале перфорации продуктивного пласта перемещение кабеля осуществляют за один спуск-подъем устройства.

4. Устройство для освоения, исследования скважин и интенсификации нефтегазовых притоков, содержащее связанный с колонной насосно-компрессорных труб полый корпус с выполненными в нем осевым и радиальным каналами, установленный в полом корпусе струйный насос вставного исполнения, обратный клапан, кабельный наконечник с регистрирующими приборами, отличающееся тем, что оно выполнено с возможностью спуска и посадки струйного насоса под пакер с образованием канала для осуществления подачи рабочей жидкости из затрубья в подпакерное пространство, струйный насос оборудован замком для его фиксации и съемником для снятия при его подъеме и снабжен обратным клапаном с пружиной, установленным над ним, а в нижней части полого корпуса устройства под струйным насосом расположен герметизирующий узел с замком и съемником.

5. Устройство по п.4, отличающееся тем, что для образования канала подачи рабочей жидкости в струйный насос из надпакерного пространства в подпакерное оно снабжено клапанным переводником с клапанами, расположенными над пакером и разделительной трубой.

6. Устройство по п.4 или 5, отличающееся тем, что канал для подачи рабочей жидкости к струйному насосу образован разделительной трубой и стенками клапанного переводника, штоком пакера и проходит внутри клапанного переводника и штока пакера.

7. Устройство по п.4 или 6, отличающееся тем, что канал для подачи рабочей жидкости выполнен с возможностью удлинения при помощи удлинительных переводников.

8. Устройство по п.4, отличающееся тем, что оно снабжено втулкой с осевым и радиальными каналами, расположенной во внутренней части полого корпуса.

9. Устройство по п.4, отличающееся тем, что для изменения направления потоков рабочей и пластовой жидкостей оно снабжено направляющими аппаратами.

10. Устройство по п.9, отличающееся тем, что направляющие аппараты выполнены с профилированными лопатками.

11. Устройство по п.4, отличающееся тем, что для уменьшения потерь потоков на трение оно снабжено экраном, расположенным на кабеле и проходящим через струйный насос и обратный клапан.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности и может быть использовано для освоения скважин, исследования пластов и интенсификации нефтегазовых притоков.

Известен способ для гидродинамических исследований пласта путем многократного вызова притока и регистрации кривых восстановления давления, заключающийся в спуске устройства без струйного насоса в эксплуатационную колонну совместно с пакером, запакеровании скважины, проверке пакера на герметичность, транспортировке на каротажном кабеле струйного насоса с датчиками и обратным клапаном и установке его, путем создания давления в насосно-компрессорных трубах, производстве работ по исследованию скважины, при этом пластовая жидкость откачивается струйным насосом в затрубное пространство и далее - на поверхность [1].

Известно также устройство для гидродинамических исследований пласта, содержащее связанный с колонной труб полый корпус с радиальными каналами, установленный в корпусе вставной струйный насос, седло с подпружиненным штоком, обратным клапаном для перекрытия полости корпуса, пакер и блок регистрирующих приборов [1].

Недостатками данного способа и устройства являются большие сроки исследования скважины из-за прямой схемы циркуляции рабочей жидкости при работе струйного насоса и низкое качество получаемой информации из-за надпакерного расположения струйного насоса и невозможности перемещения на кабеле блока приборов в подпакерном пространстве скважины.

Известен способ вызова притока пластового флюида, выбранный в качестве прототипа, заключающийся в спуске в эксплуатационную колонну на насосно-компрессорных трубах устройства совместно с пакером, установке его над испытываемым горизонтом с последующей пакеровкой и проверкой пакера на герметичность, спуске на кабеле блока регистрирующих приборов и струйного насоса с обратным клапаном и установке его, путем создания давления в насосно-компрессорных трубах, в посадочное гнездо и производстве работ по исследованию и интенсификации притоков [2].

Наиболее близким устройством того же назначения к заявленному устройству является устройство для вызова притока пластового флюида, включающее полый корпус с выполненными в нем радиальными каналами и связанный с колонной труб, установленный в полости корпуса струйный насос вставного исполнения с блоком регистрирующих приборов, обратный клапан и пакер [2].

Недостатками данного способа и устройства является то, что получаемая информация имеет низкое качество, так как струйный насос расположен над пакером, а регистрирующие приборы не имеют возможности перемещения с каротажным кабелем в подпакерном пространстве скважины в интервале перфорации продуктивного пласта.

Задачами, на решение которых направлены заявляемые способ и устройство, являются проведение широкого комплекса гидродинамических и геофизических исследований, повышение продуктивности пласта, а также снижение материально-технических и трудовых затрат на производстве.

Поставленные задачи можно решить за счет достижения технического результата, который заключается в повышении качества и количества промысловой информации.

Указанный единый технический результат при осуществлении группы изобретений по объекту - способу достигается тем, что в известном способе освоения, исследования скважин и интенсификации нефтегазовых притоков, включающем спуск на насосно-компрессорных трубах корпуса устройства с пакером в скважину, спуск и посадку струйного насоса в корпусе устройства, подачу рабочей жидкости по затрубному пространству между эксплуатационной колонной и колонной насосно-компрессорных труб в струйный насос, откачку струйным насосом пластового флюида, подачу смешанной жидкости на поверхность и передачу промысловой информации по кабелю, для приближения к продуктивному пласту спуск и посадку струйного насоса осуществляют под пакером, при этом поводят герметизацию кабеля, а подачу рабочей жидкости к струйному насосу из затрубья направляют из надпакерного пространства в подпакерное по каналу.

Кроме того, изменяют перед входом в струйный насос направление потоков рабочей и пластовой жидкостей, а также осуществляют перемещение кабеля под пакером в интервале перфорации продуктивного пласта.

Указанный единый технический результат при осуществлении группы изобретений по объекту - устройству достигается тем, что в известном устройстве для освоения, исследования скважин и интенсификации нефтегазовых притоков, содержащем связанный с колонной насосно-компрессорных труб полый корпус с выполненными в нем осевым и радиальными каналами, установленный в полом корпусе струйный насос вставного исполнения, обратный клапан, кабельный наконечник с регистрирующими приборами, особенностью является то, что оно выполнено с возможностью спуска и посадки струйного насоса под пакер с образованием канала для осуществления подачи рабочей жидкости из затрубья к струйному насосу, который оборудован замком для его фиксации, съемником для снятия его при подъеме и снабжен обратным клапаном с пружиной, установленным над ним, а в нижней проточной части полого корпуса под струйным насосом расположен герметизирующий узел с замком и съемником.

Кроме того, канал для подачи рабочей жидкости в струйный насос из надпакерного пространства в подпакерное образован разделительной трубой, стенками клапанного переводника, штоком пакера и при необходимости наружными удлинительными переводниками, для подвода рабочей и пластовой жидкости к струйному насосу устройство снабжено втулкой с радиальными и осевым каналами, расположенной во внутренней части полого корпуса, при этом для изменения направления потоков рабочей и пластовой жидкости перед входом в струйный насос устройство снабжено направляющими аппаратами со специально профилированными лопатками, а на кабеле расположен экран, проходящий через струйный насос и обратный клапан.

Именно заявленное размещение струйного насоса под пакером, осуществление подачи рабочей жидкости к соплу струйного насоса из надпакерного пространства в подпакерное по специальному каналу, проведение герметизации кабеля при спуске и посадке струйного насоса при помощи герметизирующего узла, применение направляющих аппаратов для увеличения скорости потоков жидкости перед подачей в струйный насос, а также изменение длины канала и перемещение кабеля в зоне перфорации продуктивного пласта с использованием удлинительных переводников и обеспечивают получение единого технического результата.

Это позволяет сделать вывод о том, что заявленная группа изобретений соответствует требованию единства изобретения, поскольку образует единый изобретательский замысел, причем один из заявленных объектов группы - устройство для освоения, исследования скважин и интенсификации нефтегазовых притоков предназначено для осуществления другого заявленного объекта группы изобретений способа освоения, исследования скважин и интенсификации нефтегазовых притоков, при этом оба объекта направлены на решение одних и тех же задач с получением единого технического результата.

Наличие отличительных от прототипа признаков позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого изобретения критерию "новизна".

Установление струйного насоса под пакером повышает качество и количество добываемой промысловой информации в связи с его непосредственным приближением к продуктивному пласту, облегчая тем самым условия приема жидкости и увеличивая всасывающую способность насоса.

Сравнение заявленного решения с другими техническими решениями не позволило выявить в них признаки, совпадающие с отличительными признаками от выбранных прототипов для каждого объекта заявленной группы изобретений, следовательно, каждый из объектов заявленной группы изобретений соответствует условию "изобретательский уровень".

Предлагаемое изобретение поясняется чертежами. На фиг. 1 представлена принципиальная схема работы устройства для осуществления способа, на фиг. 2 - секция клапанного переводника с пакером, на фиг. 3 - секция струйного насоса, на фиг. 4 - секция герметизирующего узла и кабельного наконечника, на фиг. 5 - разрез Г-Г на фиг. 3, на фиг. 6 - вид Д на фиг. 4, на фиг. 7 - разрез Е-Е на фиг. 6.

Устройство для осуществления способа освоения, исследования скважин и интенсификации нефтегазовых притоков устанавливается на колонну 1 насосно-компрессорных труб (НКТ), спускается в эксплуатационную трубу 2 и содержит полый корпус 3 со сквозным осевым и радиальными каналами 4, пакер 5, струйный насос 6, канал для подачи рабочей жидкости 7, каротажный кабель 8 и хвостовик 9.

Верхняя секция А (фиг. 2) состоит из клапанного переводника 10, установленного на колонне 1 НКТ, в котором расположены клапаны 11, и крепятся в верхней части разделительная труба 12 с удлинителем 13 и расположенный под пакером 5 переводник-удлинитель 14.

Струйный насос 6 секции Б (фиг. 3) включает обратный клапан 15 с пружиной 16, который подвижно соединен с экраном 17, диффузор 18, камеру смешения 19, приемное окно 20, сопло 21, внутренний направляющий аппарат 22, кольцевую канавку 23 и упор 24. Под струйным насосом 6 расположена полость 25 для изменения направления потока жидкостей. Внутри полого корпуса устройства 3 запрессована втулка 26, в которой расположены радиальные каналы 27 (фиг. 5), совпадающие с каналами 4 полого корпуса 3, и продольные каналы 28, седло 29 и замки 30 струйного насоса 6. Разделительная труба 12, которая проходит через клапанный переводник 10, пакер 5 и полый корпус 3, образует с клапанным переводником 10 кольцевой канал 7, а на седло 29 втулки 26 посажен спускаемый на кабеле 8 струйный насос 6.

В нижней секции В (фиг. 4) на внешней стороне полого корпуса 3 установлен наружный направляющий аппарат 31. На каротажном кабеле 8, под струйным насосом 6, расположен съемник 32 струйного насоса 6 и герметизирующий узел 33 с седлом 34, который фиксируется в кольцевой канавке 35 замком 36 герметизирующего узла 33, а также съемник 37 для герметизирующего узла 33 и кабельный наконечник 38, к которому крепится блок регистрирующих приборов или крепятся необходимые геофизические приборы.

Описываемый способ освоения, исследования скважин и интенсификации нефтегазовых притоков и устройство для его осуществления реализуются следующим образом.

Компоновку устройства для освоения, исследования скважин и интенсификации нефтегазовых притоков, состоящего из клапанного переводника 10, пакера 5 полого корпуса 3, хвостовика 9, спускают на колонне 1 НКТ в эксплуатационную колонну 2 на расчетную глубину, при этом пакер 5 устанавливают над продуктивным пластом, а для более близкого расположения струйного насоса 6 к продуктивному пласту, перед спуском к пакеру 5 крепят необходимое число переводников 14, а к разделительной трубе - необходимое число удлинительных труб 13 и соединяют все это с полым корпусом 3. После разобщения затрубного пространства пакером 5 и проверки на герметичность пакера 5 и колонны 1 НКТ путем закачки жидкости внутрь НКТ и создания давления требуемой величины определяется и начальная проницаемость пласта. Затем спускают на каротажном кабеле 8 струйный насос 6 с обратным клапаном 15 с пружиной 16 и экраном 17, проходящим через отверстие обратного клапана 15, и с внутренним направляющим аппаратом 22, съемник струйного насоса 32, кабельный герметизирующий наконечник 38 с блоком регистрирующих приборов или других геофизических приборов, при этом каротажный кабель 8 герметизируется на устье с помощью лубрикатора.

Путем создания давления в НКТ производится посадка струйного насоса 6 в седло 29, при этом струйный насос 6 фиксируется в кольцевой канавке 23 замком 30, а герметизирующий узел 33 садится на седло 34 и фиксируется замком 36 в кольцевой канавке 35, герметизируя осевой канал полого корпуса 3 и каротажный кабель 8.

С помощью наземных насосных агрегатов рабочая жидкость подается в полость между колонной 1 НКТ и эксплуатационной колонной 2 (фиг. 1). Рабочая жидкость через клапаны 11 клапанного переводника 10 поступает в кольцевой канал 7, образованный разделительной трубой 12, корпусом клапанного переводника 10, штоком пакера 5, переводниками 14 и удлинителями 13, далее в продольные каналы 28 втулки 26 до полости 25 и оттуда во внутренний направляющий аппарат 22, где специально профилированные лопатки (фиг. 7) закручивают поток рабочей жидкости и направляют его в сопло 21 струйного насоса 6. Закрученный поток рабочей жидкости с большей скоростью вытекает из сопла 21 и эжектирует из подпакерного пространства пластовый флюид, который через радиальные каналы 4 полого корпуса 3 и радиальные каналы 27 втулки 26, приемное окно 21 поступает в кольцевую камеру смешения 19 струйного насоса 6, где происходит смешение рабочей и пластовой жидкостей, при том пластовый флюид при движении в затрубном пространстве закручивается профилированными лопатками наружного направляющего аппарата 31 (фиг. 6, фиг. 7). Закрученные потоки рабочей и пластовой жидкости имеют большую скорость, чем прямые потоки и поэтому производительность струйного насоса выше обычного, при этом кабель 8 закрыт экраном 17, который уменьшает потери потока на трение. Смешанный поток рабочей и пластовой жидкости поступает в кольцевой диффузор 18 струйного насоса 6, открывает обратный клапан, при этом пружина 16 смягчает гидравлический удар обратного клапана 15, а упор 24 струйного насоса 6 удерживает обратный клапан 15 в открытом положении.

Прокачкой через струйный насос 6 рабочей жидкости откачивают жидкость из подпакерного пространства, снижая давление в зоне продуктивного пласта, создавая депрессию в подпакерном пространстве, которая регулируется изменением рабочего давления, создаваемого насосным агрегатом на поверхности, и регистрируется каротажной станцией, сигналы к которой поступают по каротажному кабелю 8 от регистрирующих приборов, присоединяемых к кабельному наконечнику 38.

Для записи кривых восстановления пластового давления (КВД), прекращается работа наземного насосного агрегата, при этом клапаны 11 клапанного переводника 10 перекрывают поток жидкости из затрубного пространства, струйный насос 6 прекращает работу, а обратный клапан 15 под действием гидростатического столба жидкости в колонне 1 НКТ перекрывает диффузор 18 струйного насоса 6, герметизируя тем самым подпакерную зону. Давление в подпакерной зоне постепенно восстанавливается за счет притока флюида из продуктивного пласта. Это изменение передается на преобразователь давления регистрирующего прибора, подсоединенного к кабельному наконечнику 38, с этого момента производится запись КВД на наземной каротажной станции.

Процесс работы устройства освоения, исследования скважин и интенсификации нефтегазовых притоков может повторяться многократно до получения требуемой информации о гидродинамических характеристиках продуктивного пласта, при этом каротажный кабель 8 с регистрирующими геофизическими приборами можно поднимать и опускать по всему интервалу подпакерного пространства, осуществляя необходимый комплекс геофизических исследований скважины.

По окончании работы, с помощью каротажного кабеля 8, создают его натяжку, при этом съемник 37 герметизирующего узла 33 отжимает лапки замка 36 из кольцевой канавки 35, герметизирующий узел 33 снимается с седла 34, поднимается вверх и съемник 32 отжимает лапки замка 30 струйного насоса 6 из кольцевой канавки 24, струйный насос 6 снимается с седла 29, начинается подъем струйного насоса 6 на поверхность вместе с герметизирующим узлом и геофизическими приборами.

Изготовление устройства для осуществления способа освоения, исследования скважин и интенсификации нефтегазовых притоков не требует специальных технологий, материалов и оборудования.

Использование предлагаемого способа освоения, исследования скважин и интенсификации нефтегазовых притоков позволяет проводить широкий комплекс гидродинамических и геофизических исследований продуктивных пластов, осуществлять отбор глубинных проб за счет приближения устройства к продуктивному пласту, перемещения в подпакерном пространстве кабеля с регистрирующими приборами в интервале перфорации продуктивного пласта, а также использования направляющих аппаратов для увеличения скорости потоков жидкостей, что значительно повышает коэффициент эжекции и улучшает работу струйного насоса, сокращая при этом сроки освоения скважин и интенсификации нефтегазовых притоков и снижая материальные и трудовые затраты на производстве.

Источники информации

1. Авторское свидетельство SU N 1264638, опубл. 1990.

2. Патент RU N 2015317, опубл. 1994.