устройство для закачки жидкости

Формула изобретения

Устройство для закачки жидкости, включающее полый корпус с крышкой, дном и выпускными каналами для сообщения полости корпуса с призабойной зоной скважины, подвижный рабочий орган и каналы подачи рабочего агента, отличающееся тем, что оно снабжено в верхней части корпуса подвижным соплом с опорными поверхностями и впускным каналом в виде радиального отверстия для инжекции жидкости с призабойной зоны скважины в каналы подачи рабочего агента при уменьшении приемистости скважины, при этом выпускные каналы сообщают одну из полостей корпуса с полостью под опорными поверхностями сопла, а каналы подачи рабочего агента выполнены в виде камеры смешения.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности и может быть использовано в системе поддержания пластового давления путем импульсной закачки жидкостей в нефтеносные пласты.

Наиболее близким по технической и технологической сущности к предлагаемому является устройство для закачки жидкости, включающее полый корпус с крышкой, дном и выпускными каналами для сообщения полости корпуса с призабойной зоной скважины, подвижный рабочий орган, и каналы подачи рабочего агента (см. решение о выдаче патента на изобретение по заявке №99121394/03 (022671), кл. МПК 7 Е 21 В 43/20, 12.10.1999 г.).

Однако недостатком известного устройства является то, что оно не обеспечивает длительной эффективности при стационарной закачки жидкости в пласт в системе поддержания пластового давления за счет неудовлетворительной функциональной универсальности.

Цель изобретения - повышение длительной эффективности стационарной импульсной закачки жидкости за счет увеличения функциональной универсальности его работы.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для закачки жидкости, включающем полый корпус с крышкой, дном и выпускными каналами для сообщения полости корпуса с призабойной зоной скважины, подвижный рабочий орган, и каналы подачи рабочего агента, оно снабжено в верхней части корпуса подвижным соплом с опорными поверхностями и впускным каналом, выполненным в виде радиального отверстия, при этом выпускной канал сообщает одну из полостей корпуса с полостью под опорными поверхностями сопла, а каналы подачи рабочего агента выполнены в виде камеры смешения.

Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что в устройстве для закачки жидкости имеется в верхней части корпуса подвижное сопло с опорными поверхностями и впускным каналом, выполненным в виде радиального отверстия, при этом выпускной канал сообщает одну из полостей корпуса с полостью под опорными поверхностями сопла, а каналы подачи рабочего агента выполнены в виде камеры смешения.

Вышеперечисленные отличительные признаки достаточны для соответствия заявляемого устройства критерию "новизна".

Сравнение заявляемого решения с другими техническими решениями показывает, что в устройстве рабочий орган в виде балансира на оси вращения и выпускные каналы, выполненные в виде радиальных отверстий с одинаковой площадью поперечного сечения, подвижное сопло с опорными поверхностями и впускным каналом, выполненным в виде радиального отверстия, известны.

Однако при их введении в совокупности в заявляемое решение позволяет получить в нем новые свойства, отличительные от свойств каждого отличительного признака - увеличение функциональной универсальности его работы путем расширения диапазона частоты колебания давления в зависимости от приемистости нагнетательной скважины. Использование вышеприведенного свойства, которое проявляет устройство для закачки жидкости, приводит к достижению поставленной цели, а именно повышение длительной эффективности cтационарной импульсной закачки жидкости. Это позволяет сделать вывод о соответствии предлагаемого технического решения критерию "существенные отличия".

В результате проведенных теоретических и лабораторных исследований работы предлагаемого устройства для закачки жидкости было выявлено следующее. При работе нижнего импульсного устройства в условиях нагнетательной скважины (приемистость в среднем составляет 100...300 м³/сут при давлении закачки в 7,0...8,0 МПа) частота импульсов закачиваемой жидкости на выходе при ее расходе 1,15...3,47 л/с составляет 34,5...104,1 Гц. Данный диапазон частот колебания жидкости является оптимальным для дальности распространения колебаний (с точки зрения фазовой скорости распространения колебаний и коэффициента поглощения) в массиве горных пород с учетом их собственных частот (глинистые сланцы, известники и песчаники). В этом случае процесс охвата импульсным воздействием неоднородностей углеводородной залежи имеет значительные границы, что положительно сказывается на уменьшении остаточной нефтенасыщенности (ускоряются процессы капиллярной пропитки замкнутых пор) и, как следствие, увеличении нефтеоотдачи в эксплуатационных скважинах. Но в процессе длительной закачки, при низких частотах колебания жидкости и происходит засорение призабойной зоны нагнетательной скважины и уменьшение ее приемистости. Для создания более высоких частот колебания жидкости, что ускоряет процессы самоочистки призабойной зоны, необходимо увеличивать расход жидкости в импульсном устройстве (прямо пропорциональная зависимость). Использование в верхней части корпуса подвижного сопла с опорными поверхностями и впускным каналом позволяет увеличивать расход жидкости в импульсном устройстве при уменьшении приемистости нагнетательной скважины, увеличивая частоту колебаний жидкости на выходе из устройства в среднем 2,5...3,5 раза (по результатам лабораторных исследований). Применение данного устройства позволяет увеличить функциональную универсальность его работы. Опытное применение заявляемого устройства было проведено на месторождениях НГДУ "Туймазанефть" АНК Башнефть, что позволяло достигать постоянную приемистость нагнетательной скважины и течение 1 года и значительного прироста добычи нефти в эксплуатационных скважинах. Вышеперечисленные доводы достаточны для соответствия заявляемого устройства для закачки жидкости критерию "промышленная эффективность".

На фиг.1 представлен общий вид устройства для закачки жидкости (УНС-150) в разрезе; на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1; на фиг.3 - разрез Б-Б на фиг.1.

Устройство включает целый корпус 1 с крышкой 2, дном 3 и выпускными каналами 4 и 5 для сообщения полости корпуса, подвижный рабочий орган 6, который образует с корпусом рабочие камеры 7 и 8 и каналы подачи рабочего агента 9 и 10. Рабочий орган 6 установлен и корпусе 1 на опоре скольжения 11, которая выполнена в виде оси 12, закрепленной в корпусе 1 с помощью гайки 13. В верхней части корпуса 1, после крышки 2 установлен переводник 14, во внутренней части которого расположено подвижное сопло 15 с опорными поверхностями 16. В крышке 2 имеются впускной канал 17, выполненный в виде радиального отверстия. Выпускной канал 5, выполненный в корпусе 1 и крышке 2, сообщает одну из полостей корпуса с полостью 18 под опорными поверхностями 16 сопла 15. Перед каналами подачи рабочего агента 9 и 10 расположена камера смешения 19, выполненная в крышке 2. В нижней части устройства имеется насадка 20 с радиальными отверстиями 21 одинаковой площади поперечного сечения, причем общая площадь поперечного сечения отверстий 21 равна площади поперечного сечения выпускного канала 4.

Работа устройства для закачки жидкости УНС-150 осуществляется следующим образом.

Устройство на конце колонны насосно-компрессорных труб, ниже пакера, опускают на забой нагнетательной скважины, жидкость с устья скважины через колонну труб и пакер, переводник 14, сопло 15, камеру смешения 19, каналы 9 и 10 поступает соответственно в рабочие камеры 7 и 8 корпуса 1. Благодаря выпускному каналу 5, соединяющему камеру 8 с полостью 18 под опорными поверхностями 16 сопла 15, перепад давления жидкости на рабочий орган 6 со стороны камеры 7 будет больше. Под действием большего перепада давления рабочий орган 6 перемещается в сторону камеры 8 и открывается канал 4, импульс жидкости через радиальные отверстия 21 насадки 20 подается на призабойную зону скважины. Перепад давления в камере 7 падает и становится меньше, чем в камере 8. В следующий момент рабочий орган 6 начинает перемещаться в сторону камеры 7 и полностью перекрывает проходное сечение канала 4. Рабочий орган 6, имея определенный момент инерции, зависящий от расхода закачиваемой жидкости, некоторое время перемещается дальше в направлении камеры 7, открывая проходное сечение канала 4 и выдавая новый импульс жидкости в призабойную зону скважины. Значение перепада давления в камере 8 падает. Рабочий орган 6 перемещается в направлении камеры 8. Циклы повторяются. Контактирование рабочего органа 6 со стенкам корпуса 1 полностью исключено, поскольку проходное сечение канала 4 выполнено больше проходных сечений каналов 9 и 10. Это является средством для торможения рабочего органа 6 при открытии последним проходного сечения канала 4. Выпускной канал 5 обеспечивает первоначальную сдвижку рабочего органа 6.

При уменьшении приемистости нагнетательной скважины в рабочих камерах 7 и 8 резко возрастает давление, которое через канал 5 передается опорным поверхностям 16 сопла 15. Последнее начинает перемещаться вверх, открывая впускной канал 17. За счет эффекта инжекции увеличивается расход подаваемой жидкости с призабойной зоны скважины в камеру смещения 18 и каналы 9 и 10. Скорость перемещения рабочего органа 6 прямо пропорционально зависит от расхода жидкости (увеличивается при увеличении). С увеличением скорости движения рабочего органа 6 увеличивается количество импульсов жидкости на выходе из устройства, что, в свою очередь, улучшает очистку призабойной зоны скважины. При восстановлении приемистости нагнетательной скважины сопло 15 перемещается вниз, занимая исходное положение, и расход подаваемой жидкости к каналам 9 и 10 уменьшается. Это приводит к уменьшению частоты создаваемых импульсов в жидкости и дальности распространения колебаний.

Применение данного устройства позволяет вести непрерывную закачку жидкости импульсами в нагнетательную скважину, повышая длительную эффективную стационарную закачку за счет увеличения функциональной универсальности его работы, увеличивая проницаемость пласта, повышая скорость проникновения жидкости в замкнутые поры нефтяного коллектора и выталкивая пластовую жидкость из пор.