скважинная струйная установка

Формула изобретения

Скважинная струйная установка, содержащая пакер, колонну труб с опорой, в которой выполнены перепускные окна и на которой установлен в корпусе струйный насос, при этом в корпусе 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 узла герметизации, и в узле герметизации выполнен осевой канал с возможностью пропуска через него и канал подвода откачиваемой среды кабеля для установки на нем в скважине ниже струйного насоса приборов и оборудования с возможностью перемещения их вдоль ствола скважины при работающем или неработающем струйном насосе, отличающаяся тем, что канал подвода активной среды в сопло струйного насоса сообщен с перепускными окнами и через последние с окружающим колонну труб пространством, канал отвода смеси сред из струйного насоса сообщен с внутренней полостью труб выше струйного насоса, проходной канал выполнен с возможностью установки в нем, с перекрытием проходного канала, приспособления для доставки в скважину и извлечения из нее корпуса со струйным насосом, а в нижней части корпуса струйного насоса выполнено отверстие с резьбой для присоединения к корпусу автономного измерительного оборудования, при этом наружный диаметр корпуса струйного насоса (D) не менее чем на 1,0 мм меньше наименьшего внутреннего диаметра (D₁) колонны труб, диаметр (D₂) осевого канала герметизирующего узла не менее чем на 0,01 мм больше диаметра (D₃) кабеля, а диаметр (D₄) канала подвода откачиваемой среды не менее чем на 2 мм больше диаметра (D₃) кабеля, причем на корпусе струйного насоса установлены уплотнительные кольца и фиксирующий механизм.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области насосной техники, преимущественно к скважинным насосным установкам для добычи нефти из 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. RU 2059891 С1, F 04 F 5/02, 10.05.1996).

Данная установка позволяет проводить откачку из скважины различных добываемых сред, например нефти, с одновременной обработкой добываемой среды и прискважинной зоны пласта, однако в данной установке предусмотрена подача рабочей среды в сопло струйного аппарата по колонне труб, что в ряде случаев сужает область использования данной установки.

Наиболее близкой к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является скважинная струйная установка, содержащая пакер, колонну труб с опорой, в которой выполнены перепускные окна и на которой установлен в корпусе струйный насос, при этом в корпусе 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 узла герметизации, и в узле герметизации выполнен осевой канал с возможностью пропуска через него и канал подвода откачиваемой среды кабеля для установки на нем в скважине ниже струйного насоса приборов и оборудования с возможностью перемещения их вдоль ствола скважины при работающем или не работающем струйном насосе (см. RU, патент 2143597, МПК 6 F 04 F 5/02, 27.12.1999).

Данная струйная установка позволяет 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 неоптимальными соотношениями размеров различных элементов конструкции скважинной струйной установки и неоптимальным для выполнения ряда задач расположением в корпусе струйного насоса.

Задачей, на решение которой направлено настоящее изобретение, является оптимизация расположения и размеров различных элементов конструкции установки и за счет этого повышение надежности работы скважинной струйной установки.

Указанная задача решается за счет того, что скважинная струйная установка содержит пакер, колонну труб с опорой, в которой выполнены перепускные окна и на которой установлен в корпусе струйный насос, при этом в корпусе 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 узла герметизации, и в узле герметизации выполнен осевой канал с возможностью пропуска через него и канал подвода откачиваемой среды кабеля для установки на нем в скважине ниже струйного насоса приборов и оборудования с возможностью перемещения их вдоль ствола скважины при работающем или не работающем струйном насосе, причем канал подвода активной среды в сопло струйного насоса сообщен с перепускными окнами и через последние - с окружающим колонну труб пространством, канал отвода смеси сред из струйного насоса сообщен с внутренней полостью труб выше струйного насоса, проходной канал выполнен с возможностью установки в нем, с перекрытием проходного канала, приспособления для доставки в скважину и извлечения из нее корпуса со струйным насосом, а в нижней части корпуса струйного насоса выполнено отверстие с резьбой для присоединения к корпусу автономного измерительного оборудования, при этом наружный диаметр корпуса струйного насоса (D) не менее чем на 1,0 мм меньше наименьшего внутреннего диаметра (D₁) колонны труб, диаметр (D₂) осевого канала герметизирующего узла не менее чем на 0,01 мм больше диаметра (D₃) кабеля, а диаметр (D₄) канала подвода откачиваемой среды не менее чем на 2 мм больше диаметра D₃ кабеля, причем на корпусе струйного насоса установлены уплотнительные кольца и фиксирующий механизм.

Анализ работы скважинной струйной установки показал, что надежность работы установки можно повысить путем более оптимального расположения в корпусе струйного насоса и выполнения различных элементов конструкции установки со строго определенными размерами. В частности было установлено, что диаметр канала подвода откачиваемой среды не может быть выбран произвольно. Это связано с тем, что излишне большой диаметр каналов приводит к снижению прочности установки, а излишне маленький диаметр этих каналов приводит к снижению производительности струйного насоса. В этой связи было установлено, что выполнение диаметра канала подвода откачиваемой среды не менее чем на 2 мм больше диаметра кабеля позволяет пропустить в струйный насос максимально возможное по производительности струйного насоса количество откачиваемой из скважины среды с минимальными гидравлическими потерями. Что касается верхнего предела, то он определяется прочностными характеристиками конструкции струйного насоса и в первую очередь корпуса струйного насоса. В каждом конкретном случае эта величина определяется индивидуально. В ходе работы установки проводится исследование различных режимов скважины. Приходится устанавливать и снимать корпус со струйным насосом в колонне труб. Было установлено, что целесообразно выполнять диаметр корпуса струйного насоса не менее чем на 1,0 мм меньше наименьшего внутреннего диаметра колонны труб, причем на корпусе струйного насоса устанавливают уплотнительные кольца и механизм, который фиксирует положение корпуса струйного насоса в скважине относительно опоры. В результате предотвращается возможное застревание корпуса в колонне труб и обеспечивается предотвращение перетекания среды из пространства над корпусом в подпакерное пространство скважины. Как указано выше, в процессе работы установки необходимо перемещать на кабеле приборы и оборудование вдоль скважины и в то же время необходимо минимизировать перетекание среды через осевой канал герметизирующего узла. Этого удалось добиться при выполнении диаметра осевого канала в герметизирующем узле не менее чем на 0,01 мм больше диаметра кабеля, на котором установлены приборы и оборудование. Выполнение в нижней части корпуса струйного насоса отверстия с резьбой позволяет установить на корпусе различное автономно работающее измерительное оборудование и за счет этого предоставляется возможность расширить диапазон проводимых в скважине исследований.

Таким образом достигнуто выполнение поставленной в изобретении задачи - оптимизация расположения и размеров различных элементов конструкции установки и за счет этого повышение надежности работы скважинной струйной установки.

На фиг.1 представлен продольный разрез скважинной струйной установки, на фиг. 2 представлен продольный разрез скважинной струйной установки с установленным вместо герметизирующего узла приспособлением доставки в скважину и извлечения из нее корпуса со струйным насосом.

Скважинная струйная установка содержит пакер 1, колонну труб 2 с опорой 3, в которой выполнены перепускные окна 4 и на которой установлен в корпусе 5 струйный насос 6, при этом в корпусе 5 выполнены сообщенный с перепускными окнами 4 канал 7 подвода активной среды в сопло 8 струйного насоса 6 из окружающего колонну труб 2 пространства, канал 9 подвода в струйный насос 6 откачиваемой из скважины среды и канал 10 отвода смеси сред из струйного насоса 6 во внутреннюю полость труб 2 выше струйного насоса 6, а в корпусе 5 над каналом 9 подвода откачиваемой среды выполнен сообщенный с ним проходной канал 11 с посадочным местом 12 для установки узла герметизации 13, и в узле герметизации 13 выполнен осевой канал 14 с возможностью пропуска через него и канал 9 подвода откачиваемой среды кабеля 15 для установки на нем в скважине ниже струйного насоса 6 приборов и оборудования 16 с возможностью перемещения их вдоль ствола скважины при работающем или не работающем струйном насосе 6. Проходной канал 11 выполнен с возможностью установки в нем, с перекрытием проходного канала 11, приспособления 17 для доставки в скважину и извлечения из нее корпуса 5 со струйным насосом 6, а в нижней части корпуса 5 струйного насоса 6 выполнено отверстие 18 с резьбой для присоединения к корпусу 5 автономного измерительного оборудования 21, при этом наружный диаметр корпуса 5 струйного насоса 6 (D) не менее чем на 1,0 мм меньше наименьшего внутреннего диаметра (D₁) колонны труб 2, диаметр (D₂) осевого канала 14 герметизирующего узла 13 не менее чем на 0,01 мм больше диаметра (D₃) кабеля 15, а диаметр (D₄) канала 9 подвода откачиваемой среды не менее чем на 2 мм больше диаметра (D₃) кабеля 15, причем на корпусе 5 струйного насоса 6 установлены уплотнительные кольца 19 и фиксирующий механизм 20.

Колонну труб 2 с пакером 1 и опорой 3 опускают в скважину и располагают пакер 1 над продуктивным пластом. Приводят пакер 1 в рабочее положение, разобщая окружающее колонну труб 2 пространство скважины. На кабеле 15 спускают в колонну труб 2 корпус 5 со струйным насосом 6 и герметизирующим узлом 13 и размещенные ниже корпуса 6 на кабеле 15 приборы и оборудование. Фиксируют в опоре 3 корпус 5 со струйным насосом 6 посредством фиксирующего механизма 20. В окружающее колонну труб 2 затрубное пространство закачивают рабочую среду, например воду, солевой раствор, нефть и др. Из затрубного пространства рабочая среда поступает через окна 4 и канал 7 в активное сопло 8 струйного насоса 6. В течение нескольких секунд после прокачки рабочей среды через активное сопло 8 на выходе из него формируется устойчивая струя, которая, истекая из сопла 8, увлекает в струйный насос 6 окружающую ее среду, что вызывает снижение давления сначала в канале 9 подвода откачиваемой среды, а затем и в подпакерном пространстве скважины, создавая депрессию на продуктивный пласт. Величина снижения давления зависит от скорости прохождения рабочей среды через активное сопло 8, которая зависит в свою очередь от величины давления нагнетания рабочей среды в затрубное пространство скважины выше пакера 1. В результате пластовая среда по колонне труб 2 и через канал 9 поступает в струйный насос 6, где смешивается с рабочей средой, и смесь сред за счет энергии рабочей среды по колонне труб 2 поступает из скважины на поверхность. Во время откачки пластовой среды с помощью установленного на кабеле 15 оборудования и приборов 16 проводят контроль параметров откачиваемой пластовой среды, а также воздействие на продуктивный пласт физическими полями. В зависимости от решаемой задачи возможно перемещение приборов и оборудования 16 вдоль скважины. Если нет необходимости в установке ниже корпуса 5 струйного насоса 6 приборов и оборудования 16 на кабеле 15, в проходном канале 11 вместо герметизирующего узла 13 устанавливают приспособление 17 и с помощью него производят установку и извлечение из колонны труб 2 корпуса 5 со струйным насосом 6 и автономным измерительным оборудованием 21, если последнее было установлено на корпусе 5.

Изобретение может найти применение при испытании, освоении и эксплуатации нефтяных и газоконденсатных скважин, а также при их капитальном ремонте.