CN1514912A - 用于油井勘测和开发的油井喷射装置及其操作方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于从油井中提取石油的油井喷射装置。该发明装置包括封隔器、管柱、喷射泵和物理场发送和接收器。喷射泵的主体包括台阶状直通通道，该通道相对于管柱轴线平行，且在台阶之间具有一个支座，用于安置具有轴线通路密封组件。该喷射泵还具有活动喷嘴。该活动喷嘴的轴线与直通通路的轴线平行，两轴线的距离等于或大于1.1倍的直通通道半径。直通通道中位于安装支座上面的直径要比位于安装支座下面的直径大0.5毫米。密封组件中的轴向通路的直径等于或小于0.6倍的密封组件外径。密封组件设置成能够沿缆绳移动，并可由以下功能插入件依次替代：阻塞插入件、压力插入件等等。该插入件具有附加装置，用于将它们运送到泵中和从泵中将它们取出，以及在其上安置仪器和采样装置。本发明能够优化装置元件的尺寸，并增强其可靠性。

Description

用于油井勘测和开发的油井喷射装置及其操作方法

技术领域

本发明涉及泵压工程领域，主要涉及对从油井中流出的石油进行石油生产和强化的油井喷射装置。

背景技术

现有技术中公知的油井喷射装置包括：安装在井中管柱上的喷射泵，以及布置在喷射泵下面的发送器-接收转换器(RU2129671C1)。

从上述资料可知，油井喷射装置的操作方法包括，在井中下放管柱，它具有喷射泵、封隔器和物理场发送器-接收转换器，该物理场发送器-接收转换器被安置在喷射泵下面。

现有装置和操作方法能够勘探油井，并从井中泵出各种提取的介质如石油，在勘探油井的同时，物理场发送器-接收器被布置成可以相对于喷射泵及地层沿着油井来回移动。

但是在一些情况下，上述装置和方法不能够充分获取油井状态的可靠信息，这就降低了加强石油生产所进行的作业效率。

就其技术本质和所获得的效果来说，与作为本发明目的之一的装置最相近的装置，是一个用于勘测和开发油井的油井喷射装置，它包括封隔器、管柱和喷射泵，该喷射泵的主体包括带有混合室的活动喷嘴，且具有带安装支座的台阶状直通通道，该安装支座位于台阶之间，用来安装带有轴向通道的密封组件。所述油井喷射装置装置具有物理场发送器-接收转换器，该物理场发送器-接收转换器被安置在喷射泵的一端，用作从井中泵出介质的入口，喷射泵的出口端与管柱周围的空间相连，用作泵出介质入口的喷射泵通道端在密封组件下方与管柱内腔相连，用于向活动喷嘴供应工作介质的通道入口侧与密封组件上面的管柱内腔相连，喷射泵的直通通道与管柱的轴线平行设置(RU2059891C1)。

就其技术本质和所获得的效果来说，与本发明方法最相近的是一种油井喷射装置的操作方法，它包括在管柱上安装封隔器和喷射泵，在该喷射泵主体中的直通通道上形成安装支座，将整个组件下放到油井中，以及在喷射泵下面释放封隔器和安置物理场发送器-接收转换器(RU2121610C1)。

现有的油井喷射装置及其操作方法能够在油井中喷射泵的安装平面以下进行各种处理操作，包括那些通过降低密封组件上面和下面的压力差而执行的操作过程。

但是，现有的油井喷射装置及其操作方法，由于非优化的操作顺序，以及油井喷射装置的各种结构元件之间的非优化尺寸关系，因此不能充分发挥该装置的潜能。

发明内容

本发明的目的在于，优化油井喷射装置各结构部件的尺寸，以及优化加强油井勘探作业时的操作顺序，由此，在开发和勘测油井过程中提高油井喷射装置的操作效率。

为实现本发明的一个目的，提供一种油井喷射装置，其包括封隔器，管柱和喷射泵，喷射泵的主体包括带有混合室的活动喷嘴，和台阶状直通通道，在所述台阶之间具有安装支座，用于安装带有轴向通路的密封组件，所述油井喷射装置具有物理场发送器-接收转换器，其被安置在喷射泵一端，用于使从井中泵出的介质进入，喷射泵的出口端与围绕管柱的区域相连，喷射泵中用来供应泵出介质的通道的入口端在密封组件下方与管柱的内腔相连，用于向活动喷嘴供应工作介质的通道的入口端在密封组件上方与管柱内腔相连，并且喷射泵的直通通道与管柱的轴线平行设置，所述活动喷嘴的轴线与所述直通通道的轴线平行，并且与所述直通通道的轴线之间的距离至少等于直通通道中较大直径部分的半径R的1.1倍，所述直通通道中位于安装支座上方的直径较大部分的直径至少比其位于所述安装支座下方的部分的直径大0.5毫米；在穿过轴向通道的测井缆绳上安装有密封组件，也可以安装功能插入件即流体静力试验插入件、压力插入件(depressioninsert)、阻塞插入件、用来记录地层压力恢复曲线的插入件和使水力冲击地层的插入件来替代密封组件，密封组件中轴向通路的直径不能大于密封组件外径的0.6倍；密封组件和功能插入件的轴线与喷射泵中直通通道的轴线对齐；功能插入件被制成能够在其上安装自主油井仪器和采样装置，且形成有工具，用于通过使用缆绳设备从喷射泵中将这些功能插入件送入和移开，密封组件被安装在盖体上方，能够沿测井缆绳移动，在所述盖体上安置了物理场发送器-接收转换器，所述物理场发送器-接收转换器与测井缆绳的盖体相连，同时可以由其他油井仪器所代替，如钻孔器、超声波发射器、采样装置、温度计、压力计，所有这些设备都可以分别或共同与测井缆绳连接。

为实现本发明的另一目的，提供所述油井喷射装置的一种操作方法，其包括：在管柱上安装封隔器和喷射泵，所述喷射泵具有带安装支座的直通通道，将所述组合部件下放到油井中，将封隔器及物理场发送器-接收转换器装置在油井中喷射泵的下面释放，所述物理场发送器-接收转换器与安装在测井缆绳上的密封组件一起下放到盖体上方，所述物理场发送器-接收转换器与所述盖体相连，当所述物理场发送器-接收转换器被下放到井中时，其用于在到达井底之前进行温度和其他物理场的背景测量，该密封组件被安装在直通通道中的安装支座上，同时不妨碍测井缆绳的来回移动；然后，将物理场发送器-接收转换器放置在正勘探的地层间隙内，通过将工作介质供应到喷射泵的喷嘴，连续产生地层上压力下降的一些值，在压力下降的每一个值上，测量出井底压力、来自地层的流体组成成分和油井流速；然后，通过沿着油井轴线以每分钟0.1到100米的速度移动物理场发送器-接收转换器、且将井底压力逐步从正常地层压力变化到0.01倍的地层压力，来记录这些物理场参数，当喷射泵操作和关闭时，都可以沿油井轴线移动物理场发送器-接收转换器；接着，将物理场发送器-接收转换器移出油井，将记录地层压力恢复的功能插入件往下放，所述功能插入件具有压力传感器和采样装置，且安装在喷射泵的直通通道中，使用喷射泵以实现在地层上所需的压力下降，在突然停止向喷射泵供应流体工作介质之后，记录下封隔器下面的油井区域的地层压力恢复曲线，可以在地层上不同的压力下降值处重复进行所述地层压力恢复曲线的记录；之后，对所获得的结果进行处理，做出是否需要维修油井的决定，通过将喷射泵、可替换使用的功能插入件、测井缆绳上的密封组件以及例如钻孔器、超声波发射器、采样装置、温度计和压力计等仪器一起下放到油井中来进行所述维修工作；在完成所述工作后，整个的油井勘探过程可以在必要的时候重复进行。

对油井喷射装置的分析研究已经表明，其操作的可靠性和效率可以通过制造严格界定尺寸的各种装置零部件和在井中以严格界定的顺序进行作业这两种方式得到提高。在装置操作的过程中，对不同的油井形态进行了研究。这需要安装和移开密封组件，及沿着油井移动物理场发送器-接收转换器。已经发现以下设计是可取的：使直通通道中位于用来安装密封组件的安装支座上面的较大直径处的直径至少比直通通道中位于安装支座下面部分的直径大0.5毫米，密封组件中的轴向通道的直径不能大于密封组件外径的0.6倍。结果，密封组件被固定安装在安装支座上，并且流经密封组件外溢的可能性降到最低。当喷嘴轴线与直通通道轴线平行时，使活动喷嘴轴线与直通通道轴线的距离至少等于1.1倍的直通通道中较大直径部分的半径，从而能够确定喷嘴轴线与喷射泵直通通道轴线之间的最小可能距离，从而能够确定喷射泵主体的最大许可尺寸，这是非常重要的尺寸，因为在油井中布置设备时，油井的直径是主要的限制因素。可以用其他的功能插入件取代密封组件，也可以用其他的油井仪器，特别是钻孔器、超声波发射器、采样装置、温度计、压力计等来替代物理场发送器-接收转换器，这样就能够进行各种作业，如对封隔器进行压力测试，在流动模式下记录油井，进行生产地层穿孔作业，以及进行其他操作而无需将喷射泵和管柱从油井中提升出来。结果，油井喷射装置在井中进行研究、维修和恢复作业的可能性增大，并且进行这些工作所必需时间减少。使插入件的轴线与直通通道的轴线对齐，能够减少插入件在其安装或移开过程中被堵塞的可能，这也提高了油井喷射装置操作的可靠性。

合理地组织勘探油井的作业同样重要，这样能够获得有关油井和生产地层状态的更充足信息，且由此能够加速油井产量恢复的进程。特别是，在将物理场发送器-接收转换器往下放的操作中对温度和其他物理指标的背景测量，可以在从地层开始流出石油之前，得到油井当前情况的原始数据，使得能够对油井勘测进行详尽实际的测量，以及对从地层的石油流出模式的油井勘测结果进行更加充足的分析。当喷射泵启动或关闭时，沿着油井特别是在生产地层区域，移动物理场发送器-接收转换器，能够得到油井动态和静态特性。已经发现，在油井勘测过程中，当以每分钟0.1到100米的速度移动物理场发送器-接收转换器，及在正常地层压力到0.01倍地层压力的范围内逐步改变井底压力时，能够获得足够精确的数据。除了上述的可能性之外，安装功能插入件，能够组织不同模式的油井操作，尤其是，不仅可能得到来自于生产地层的流体组成成分的数据，还可能得到油井的重要特性，例如可以通过将井底中压力减小到地层压力额定值的0.01倍，接着突然停止向喷射泵喷嘴供应液体工作介质，来记录在封隔器下部区域的地层压力恢复曲线；并且，最重要的是，所述油井喷射装置能够在上述范围内重复地进行各种模式的记录。结果，所获得数据的可靠性显著提高。所有的上述工作无须在油井中安装许多设备就可进行，这大大提高了油井喷射装置的效率。在完成勘测和恢复油井可用性的作业过程之后，整个过程同样可以无须在井中重新安装设备而重复地进行。因此，在井中进行勘测的范围扩大了，这在进行恢复工作时是非常重要的。

这样就实现本发明的目的-优化操作顺序和油井喷射装置各组成部件尺寸；并由此提高了油井喷射装置的操作效率。

附图说明

图1是本发明描述的油井喷射装置的纵向剖面图。

图2是在直通通道中安装有功能插入件的油井喷射装置的纵向剖面图。

具体实施方式

本发明提出的用于勘测和开发油井并适于实施所述方法的油井喷射装置，包括封隔器1，管柱2和喷射泵3，喷射泵的主体4包括，轴向安置的带有混合室6的活动喷嘴5，和台阶状直通通道7，在其台阶之间具有安装支座8，用于安装带有轴向通路10的密封组件9，所述装置具有物理场发送器-接收转换器11，该发送器-接收转换器11被安置在喷射泵3一端，使从井中泵出的介质进入，而且被安装在穿过密封组件9的轴向通路10的缆绳12上。喷射泵3的出口端与围绕管柱2的区域相连，喷射泵3中用来供应泵出介质的通道13的入口端在密封组件9下方与管柱2的内腔相连，用于向活动喷嘴5供应工作介质的通道14的入口端在密封组件9上方与管柱2内腔相连。喷射泵3的直通通道7与管柱2的轴线平行设置，直通通道7中位于安装支座8上方的直径较大部分的直径D₁至少要比直通通道7中位于安装支座8下方的部分的直径D₂大0.5毫米，活动喷嘴5的轴线与直通通道7的轴线平行，并且与直通通道7的轴线之间的距离L至少等于直通通道7中较大直径部分的半径R的1.1倍；安装有密封组件9，其也可以由功能插入件15来替代，即也可由流体静力试验插入件、压力插入件、阻塞插入件、用来记录地层压力恢复曲线的插入件和使水力冲击地层的插入件来替代；密封组件9和功能插入件15的轴线与喷射泵3中直通通道7的轴线对齐；密封组件9中轴向通路10的直径D₃不能大于密封组件9外径D₄的0.6倍；功能插入件15被制成能够在其上安装自主油井仪器和采样装置16，且形成有工具17，用于通过使用缆绳设备从喷射泵3中将这些功能插入件15送入和移开，密封组件9被安装在盖体上方，能够沿测井缆绳12移动，在该盖体上安置了物理场发送器-接收转换器11。当喷射泵3工作和关闭时，该物理场发送器-接收转换器11能够在封隔器1下面的区域中操作，并且与测井缆绳12的盖体相连，同时能够被其他油井仪器所代替，如钻孔器、超声波发射器、采样装置、温度计、压力计，所有这些设备都可以分别或共同与测井缆绳相连。

下面来实施所描述的操作方法。

把管柱2上的喷射泵3和封隔器1被下放到井中，并安置在生产地层的上方。将封隔器1放入工作位置(释放封隔器1)，这样就隔开了井中管柱2周围的空间。密封组件9以及物理场发送器-接收转换器11在缆绳12上往下放，密封组件被放到直通通道7中安装支座8上的位置处，发送器-接收转换器被放置到喷射泵3下面。密封组件9隔开了测井缆绳12的来回运动。当物理场发送器-接收转换器11被下放到井中时，它被用于对到达井底(生产地层)之前的空间中的温度和其他物理场进行背景测量。这样，物理场发送器-接收转换器11放置在勘探中的地层间隙内。工作介质，如水、盐溶液、油等等，通过管柱2被泵入。工作介质从管柱2通过通道14流到喷射泵3的活动喷嘴5。在通过活动喷嘴5泵出工作介质之后的几秒钟之内，在喷嘴的出口处形成流出喷嘴5的稳定的喷射流，从而带动周围的介质进入喷射泵，这首先导致用于供应泵出介质的通道13内压力降低，随后井中封隔器下部空间中的压力降低。结果，地层介质通过管柱2在密封组件9下面的部分和通道13流入喷射泵3，在喷射泵3中，地层介质与工作介质混和，并且由于工作介质的能量，介质混合物通过管柱2周围的空洞间隙从油井流到地面。在泵出过程中，连续产生生产地层上压力下降的一些值。在压力下降的每一个值上，井底压力、来自地层中流体的组成成分和油井输出量都被记录下来。之后，沿着油井以每分钟0.1米到100米的速度移动物理场发送器-接收转换器11，且井底压力从正常地层压力逐步变化到0.01倍的地层压力，同时记录物理场参数。当喷射泵3工作和关闭时，都可以这样移动物理场发送器-接收转换器11。接着，将物理场发送器-接收转换器11从井中移开；带有压力传感器和采样装置16的功能插入件15在测井缆绳12上往下放，用以记录地层压力恢复曲线，其被安装在喷射泵3的直通通道7中。使用喷射泵3，实现在地层上所需的压力下降，并且在突然停止向喷射泵3供应流体工作介质之后，记录下了封隔器下面的油井空间的地层压力恢复曲线。可以在地层的不同压力下降值上重复地进行地层压力恢复曲线的记录。接着，对所获得的测量值进行处理，进而做出是否需要维修油井的决定，将喷射泵3，可替换的功能插入件15，以及一些仪器与连在测井缆绳上的密封组件9下放至井内来完成这些工作，上述仪器可以是钻孔器、超声波发射器、采样装置、温度计或压力计。根据已执行的操作，阻塞插入件，压力插入件，或流体静力试验插入件可以被安装在直通通道7中的安装支座8上。阻塞插入件用于关闭喷射泵3中的通道，以确保在流动模式下的油井操作。压力插入件用于隔开管柱2，以确保喷射泵3的运作。流体静力试验插入件用于对油井和封隔器进行压力测量。当完成上面所述的工作后，整个油井勘探过程可以在必要的时候重复进行。

本发明可用于油井和凝析气井的勘测、开发、运作和检修，也可用于从井中提取各种介质的其他工业。

Claims (2)

1.一种油井喷射装置，包括封隔器，管柱和喷射泵，喷射泵的主体包括带有混合室的活动喷嘴，和台阶状直通通道，在所述台阶之间具有安装支座，用于安装带有轴向通路的密封组件，所述油井喷射装置具有物理场发送器-接收转换器，其被安置在喷射泵一端，用于使从井中泵出的介质进入，喷射泵的出口端与围绕管柱的区域相连，喷射泵中用来供应泵出介质的通道的入口端在密封组件下方与管柱的内腔相连，用于向活动喷嘴供应工作介质的通道的入口端在密封组件上方与管柱内腔相连，并且喷射泵的直通通道与管柱的轴线平行设置，其特征在于，

所述活动喷嘴的轴线与所述直通通道的轴线平行，并且与所述直通通道的轴线之间的距离至少等于直通通道中较大直径部分的半径R的1.1倍，所述直通通道中位于安装支座上方的直径较大部分的直径至少比其位于所述安装支座下方的部分的直径大0.5毫米；在穿过轴向通道的测井缆绳上安装有密封组件，也可以安装功能插入件即流体静力试验插入件、压力插入件(depressioninsert)、阻塞插入件、用来记录地层压力恢复曲线的插入件和使水力冲击地层的插入件来替代密封组件，密封组件中轴向通路的直径不能大于密封组件外径的0.6倍；密封组件和功能插入件的轴线与喷射泵中直通通道的轴线对齐；功能插入件被制成能够在其上安装自主油井仪器和采样装置，且形成有工具，用于通过使用缆绳设备从喷射泵中将这些功能插入件送入和移开，密封组件被安装在盖体上方，能够沿测井缆绳移动，在所述盖体上安置了物理场发送器-接收转换器，所述物理场发送器-接收转换器与测井缆绳的盖体相连，同时可以由其他油井仪器所代替，如钻孔器、超声波发射器、采样装置、温度计、压力计，所有这些设备都可以分别或共同与测井缆绳连接。

2.一种所述油井喷射装置的操作方法，包括：在管柱上安装封隔器和喷射泵，所述喷射泵具有带安装支座的直通通道，将所述组合部件下放到油井中，在油井中喷射泵的下面释放封隔器，且安置物理场发送器-接收转换器装置，其特征在于：

所述物理场发送器-接收转换器与安装在测井缆绳上的密封组件一起下放到盖体上方，所述物理场发送器-接收转换器与所述盖体相连，当所述物理场发送器-接收转换器被下放到井中时，其用于在到达井底之前进行温度和其他物理场的背景测量，该密封组件被安装在直通通道中的安装支座上，同时不妨碍测井缆绳的来回移动；然后，将物理场发送器-接收转换器放置在勘探中的地层间隙内，通过将工作介质供应到喷射泵的喷嘴，连续产生地层上压力下降的一些值，在压力下降的每一个值上，测量出井底压力、来自地层的流体组成成分和油井流速；然后，通过沿着油井轴线以每分钟0.1到100米的速度移动物理场发送器-接收转换器、且将井底压力逐步从正常地层压力变化到0.01倍的地层压力，来记录这些物理场参数，当喷射泵操作和关闭时，都可以沿油井轴线移动物理场发送器-接收转换器；接着，将物理场发送器-接收转换器移出油井，将记录地层压力恢复的功能插入件往下放，所述功能插入件具有压力传感器和采样装置，且安装在喷射泵的直通通道中，使用喷射泵以实现在地层上所需的压力下降，在突然停止向喷射泵供应流体工作介质之后，记录下封隔器下面的油井区域的地层压力恢复曲线，可以在地层上不同的压力下降值处重复进行所述地层压力恢复曲线的记录；之后，对所获得的结果进行处理，做出是否需要维修油井的决定，通过将喷射泵、可替换使用的功能插入件、测井缆绳上的密封组件以及例如钻孔器、超声波发射器、采样装置、温度计和压力计等仪器下放到油井中来进行所述维修工作；在完成所述工作后，整个的油井勘探过程可以在必要的时候重复进行。

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