RU2098616C1

RU2098616C1 - Device for treatment of bottom-hole formation zone and well completion

Info

Publication number: RU2098616C1
Application number: RU94040307A
Authority: RU
Inventors: Сергей Григорьевич Просвиров; Николай Митрофанович Антоненко; Сергей Валентинович Родин
Original assignee: Сергей Григорьевич Просвиров; Николай Митрофанович Антоненко; Сергей Валентинович Родин
Priority date: 1994-11-01
Filing date: 1994-11-01
Publication date: 1997-12-10
Also published as: RU94040307A

Abstract

FIELD: oil-producing industry. SUBSTANCE: device has a hydrodynamic pump operating on working fluid feed and differential control valve operating on definite pressure differential formed in zone of supply of working fluid and in under-packer zone. In this case, in course of device operation, hydrodynamic shocks, formed in under-packer zone, efficiently act on bottom-hole formation zone. The process of well treatment is automatically discontinued upon recovery of its hydrodynamic characteristics. EFFECT: improved design. 5 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности. The invention relates to the oil industry.

Известно устройство для освоения и обработки скважины, включающее связанный с колонной насосно-компрессорных труб корпус струйного насоса и пакер, установленный ниже струйного насоса, являющееся прототипом для заявляемого устройства (а.с. N 1339236, кл. E 21 B 43/278). A device for developing and processing a well is known, including a jet pump body and a packer mounted below the jet pump, which is a prototype for the inventive device (A.S. N 1339236, class E 21 B 43/278).

Недостатком этого устройства является малая эффективность очистки призабойной зоны из-за ограниченности характеристик создаваемых волн давления и недостаточной управляемости процессом. The disadvantage of this device is the low cleaning efficiency of the bottomhole zone due to the limited characteristics of the generated pressure waves and insufficient process control.

Целью изобретения является повышение эффективности процесса за счет создания ударных волн давления, воздействующих на призабойную зону в автоматическом режиме. The aim of the invention is to increase the efficiency of the process by creating shock waves of pressure acting on the bottomhole zone in automatic mode.

Сущность изобретения заключается в том, в струйном насосе или каком-либо другом гидравлическом насосе, работающем на энергии рабочей жидкости и имеющем камеру, разделенной клапаном на две части, одна из которых гидравлически соединена с рабочей трубой, а другая с подпакерной зоной, вместо обратного клапана, предотвращающего переток жидкости из рабочей трубы в подпакерную зону, установлен дифференциальный клапан, срабатывающий на определенный перепад давления, который возникает между зоной, гидравлический связанной с рабочей трубой и подпакерной зоной. The essence of the invention lies in the fact that in a jet pump or some other hydraulic pump operating on the energy of a working fluid and having a chamber divided by a valve into two parts, one of which is hydraulically connected to the working pipe and the other with a sub-packer zone, instead of a check valve , preventing the flow of fluid from the working pipe into the under-packer zone, a differential valve is installed that operates on a certain pressure drop that occurs between the hydraulic zone connected to the working pipe and dpakernoy area.

Схема этого устройства показана на фиг.1. A diagram of this device is shown in FIG.

Устройство состоит из рабочей трубы 1, струйного насоса 2, включающего сопло 3, камеру смешения 4, диффузор 5, пакера 6, разделяющего выход диффузора с приемной камерой 7 струйного насоса, камеры 8, разделенной на две части каким-либо дифференциальным клапаном 9, и сообщенной с рабочей трубой 1 каналом 11, а с подпакерной зоной каналом 12. The device consists of a working pipe 1, a jet pump 2, including a nozzle 3, a mixing chamber 4, a diffuser 5, a packer 6, sharing the diffuser output with a receiving chamber 7 of the jet pump, a chamber 8, divided into two parts by any differential valve 9, and communicated with the working pipe 1 by channel 11, and with the sub-packer zone by channel 12.

Устройство работает следующим образом. The device operates as follows.

Рабочая жидкость подается в рабочую трубу 1 и попадает в струйный насос 2, который начинает откачку жидкости из скважины, сопровождающуюся снижением давления в подпакерной зоне. При этом снижение давления может происходить до тех пор, пока не установится баланс между притоком жидкости в скважину и ее забором из скважины струйным насосом. The working fluid is fed into the working pipe 1 and enters the jet pump 2, which starts pumping fluid from the well, accompanied by a decrease in pressure in the sub-packer zone. In this case, a decrease in pressure can occur until a balance is established between the flow of fluid into the well and its intake from the well by a jet pump.

Если в процессе работы насоса перепад давления, определяемый как разность давления в рабочей трубе и давления в подпакерной зоне, превышает определенное значение, то произойдет открытие клапана 9. При этом к забою скважины начнет распространяться ударная волна с давлением, равным давлению в рабочей трубе. После выравнивания давления в рабочей трубе и подпакерной зоне, произойдет закрытие клапана и начнется следующий этап работы устройства. If during the operation of the pump the pressure drop, defined as the difference between the pressure in the working pipe and the pressure in the under-packer zone, exceeds a certain value, then valve 9 will open. In this case, a shock wave with a pressure equal to the pressure in the working pipe will begin to propagate to the bottom of the well. After equalizing the pressure in the working pipe and the under-packer zone, the valve will close and the next stage of the device operation will begin.

Значение перепада давления, при котором срабатывает дифференциальный клапан можно задавать заранее, исходя из конкретных условий, связанных с техпроцессом при освоении и обработке скважин. В этом случае дифференциальный клапан должен быть регулируемым. Например, в предложенном варианте на фиг.1 работа клапана регулируется жесткостью, подпирающей его пружины 10. The value of the differential pressure at which the differential valve is triggered can be set in advance based on specific conditions associated with the process during the development and processing of wells. In this case, the differential valve must be adjustable. For example, in the proposed embodiment of FIG. 1, the operation of the valve is controlled by the stiffness of its spring 10.

Необходимо отметить, что эффективность действия предлагаемого устройства во многом будет зависеть от конструкции клапана 9, который должен практически мгновенно открывать канал необходимого поперечного сечения и закрывать этот канал с некоторой задержкой, для обеспечения образования ударной волны с энергетическими характеристиками достаточными для эффективного воздействия на призабойную зону пласта. It should be noted that the effectiveness of the proposed device will largely depend on the design of the valve 9, which should almost instantly open the channel of the required cross section and close this channel with some delay, to ensure the formation of a shock wave with energy characteristics sufficient to effectively affect the bottom-hole formation zone .

В этой связи предлагается использовать клапан, схема которого в сочетании со струйным насосом показана на фиг. 2. In this regard, it is proposed to use a valve, a circuit of which in combination with a jet pump is shown in FIG. 2.

Клапан состоит из цилиндра 13, подпружиненного поршня 14 со сквозным каналом 15, в котором размещен так же подпружиненный запорный элемент 16. The valve consists of a cylinder 13, a spring-loaded piston 14 with a through channel 15, in which a spring-loaded locking element 16 is also placed.

Клапан работает следующим образом. По мере нарастания перепада давления в рабочей трубе и подпакерной зоне, начинается движение поршня 14 совместно с запорным элементом 16 в цилиндре 13. При этом начинается сжатие как пружины, подпирающей поршень 14, так и пружины, подпирающей запорный элемент 16. При достижении перепада давления определенного значения произойдет открытие канала 15 за счет превышения усилия сжатой пружины, подпирающей запорный элемент, над усилием, определенным как произведение перепада давления на площадь поперечного сечения канала 15. В этом случае произойдет практически мгновенное открытие канала 15 запорным элементом 16 из-за образования большого дисбаланса сил от действия пружины и действия перепада давления, так как в момент открытия канала начинается резкое уменьшение вышеуказанного перепада давления, в то время как энергия сжатой пружины в этот момент остается практически неизменной. The valve operates as follows. As the pressure drop in the working tube and under-packer zone increases, the piston 14 starts to move together with the locking element 16 in the cylinder 13. This starts the compression of both the spring supporting the piston 14 and the spring supporting the locking element 16. When the differential pressure reaches a certain of the value, the channel 15 will open due to the excess of the force of the compressed spring supporting the locking element over the force defined as the product of the differential pressure by the cross-sectional area of the channel 15. In this case, almost instantaneous opening of the channel 15 by the locking element 16 due to the formation of a large imbalance of forces from the action of the spring and the action of the differential pressure, since at the moment of opening the channel, a sharp decrease in the above differential pressure begins, while the energy of the compressed spring at this moment remains almost unchanged.

После открытия канала 15 произойдет выравнивание давления над и под поршнем 14, который под действием подпирающей его пружины возвратится в исходное положение. Очевидно, что в данной конструкции время открытия канала 15 запорным элементом 16, будет гораздо меньше времени возврата поршня 14 и посадки элемента 16 в седло канала 15. After opening the channel 15, the pressure will equalize above and below the piston 14, which, under the action of the spring supporting it, will return to its original position. Obviously, in this design, the opening time of the channel 15 by the locking element 16 will be much less than the time of the return of the piston 14 and the landing of the element 16 in the saddle of the channel 15.

Кроме этого, поставив в камере 8 перегородки 17, 18 (фиг. 3), с размещенными в них дроссельными элементами 19, 20 на определенном расстоянии от клапана, можно регулировать физическими характеристиками создаваемых волн давления. Например, перегородка 17 с дроссельным элементом 19 будет влиять на величину энергии и форму создаваемого импульса давления, в основном за счет ограниченности по объему надклапанной зоны, а перегородка 18 с дроссельного отверстия. Величины поперечных сечений дроссельных отверстий будут также оказывать влияние на время задержки открытия и закрытия дифференциального клапана. In addition, by placing in the chamber 8 partitions 17, 18 (Fig. 3), with throttle elements 19, 20 placed in them at a certain distance from the valve, it is possible to adjust the physical characteristics of the generated pressure waves. For example, the baffle 17 with the throttle element 19 will affect the amount of energy and the shape of the generated pressure pulse, mainly due to the limited volume of the valve region, and the baffle 18 with the throttle hole. The cross-sectional values of the throttle holes will also affect the delay time for opening and closing the differential valve.

Снабдив полость 12 обратным клапаном 21,( фиг.3) мы получим колебательный характер воздействия на призабойную зону пласта за счет того, что образованный импульс давления попадает после прохождения обратного клапана в условно-замкнутое пространство. Having equipped the cavity 12 with a check valve 21, (Fig. 3) we obtain the oscillatory nature of the effect on the bottomhole formation zone due to the fact that the generated pressure impulse enters the conditionally closed space after the check valve passes.

Как было показано выше, в данном случае работа устройства будет сопровождаться срабатыванием клапана (а значит гидроударным воздействием на призабойную зону пласта) до тех пор, пока будет создаваться необходимый перепад давления. Однако, если гидроударное воздействие будет приводить к улучшению фильтрационных характеристик призабойной зоны пласта, то при всех прочих равных условиях начнет уменьшаться депрессия, создаваемая в подпакерной зоне струйным насосом (а значит уменьшаться перепад давления в рабочей трубе и подпакерной зоне), и тогда может наступить момент, когда этой депрессии будет не хватать для срабатывания клапана. As shown above, in this case, the operation of the device will be accompanied by a valve (and therefore by hydroshock impact on the bottomhole formation zone) until the necessary pressure drop is created. However, if hydropercussion will lead to an improvement in the filtration characteristics of the bottom-hole formation zone, then, ceteris paribus, the depression created in the sub-packer zone by the jet pump will begin to decrease (which means that the pressure drop in the working pipe and sub-packer zone will decrease), and then the moment may come when this depression will not be enough to trigger the valve.

Очевидно, что в этом случае частота гидроударного воздействия на ПЗП будет максимальной в начальное время работы устройства. В дальнейшем, по мере очистки призабойной зоны пласта эта частота будет уменьшаться и в конце концов воздействие может вообще прекратиться. Obviously, in this case, the frequency of hydropercussion on the PPP will be maximum at the initial time of operation of the device. In the future, as the bottom-hole zone of the formation is cleaned, this frequency will decrease and in the end, the impact may cease altogether.

Таким образом, зная потенциальные гидродинамические возможности скважины с загрязненной призабойной зоной пласта, можно произвести обработку данным устройством, задав определенный перепад давления срабатывания клапана при определенных рабочих характеристиках струйного насоса, соответствующим гидродинамическим характеристикам работы скважины с улучшенной призабойной зоной пласта. При этом обработка скважины должна вестись до прекращения обратного клапана. Thus, knowing the potential hydrodynamic capabilities of a well with a contaminated bottom-hole formation zone, it is possible to perform processing with this device by setting a certain pressure drop of the valve response at certain operating characteristics of the jet pump, corresponding to the hydrodynamic characteristics of the well with an improved bottom-hole formation. In this case, well treatment should be carried out until the check valve ceases.

Claims

1. A device for processing the bottom-hole zone of the formation and development of the well, including a working pipe forming an annulus with a production string, a packer separating the annular space with a sub-packer zone, working on the energy of a liquid coming from the working pipe, a hydraulic pump with a suction chamber in communication with a sub-packer zone, with an outlet in communication with the annulus, and a chamber divided by a valve into two parts, one of which is hydraulically connected to the working pipe, and the other with a sub-packer zone d, characterized in that instead of a valve that prevents the flow of fluid from the working pipe into the under-packer zone, a differential valve is installed that operates on a certain pressure drop that occurs between the zone hydraulically connected to the working pipe and the under-packer zone.

2. The device according to claim 1, characterized in that the differential valve is made in the form of a spring-loaded piston installed in the cylinder with a through channel in which a spring-loaded locking element is placed.

3. The device according to claims 1 and 2, characterized in that the differential valve is adjustable.

4. The device according to claims 1 to 3, characterized in that at least one of the parts of the chamber is equipped with a partition with a throttle element installed in it.

5. The device according to claims 1 to 4, characterized in that the part of the chamber in communication with the sub-packer zone is equipped with a check valve.