RU2120569C1

RU2120569C1 - Hydrodynamic well pressure pulser

Info

Publication number: RU2120569C1
Application number: RU97104716A
Authority: RU
Inventors: А.В. Смирнов; С.В. Евстифеев
Original assignee: Смирнов Александр Витальевич; Евстифеев Сергей Владиленович
Priority date: 1997-03-27
Filing date: 1997-03-27
Publication date: 1998-10-20

Abstract

FIELD: development and operation of wells. SUBSTANCE: axes of jet pumps of pressure pulser lie at angle of 1 to 12 deg 59 sec; ratio of nozzle diameter to mixing chamber diameter ranges from 0.05 to 1.0. Ratio of nozzle diameter to supply passage diameter ranges from 10.0 to 0.1. EFFECT: reduction of well development time. 2 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к оборудованию, используемому в нефтегазовой промышленности, а именно к устройствам для освоения и эксплуатации скважин. The invention relates to equipment used in the oil and gas industry, and in particular to devices for the development and operation of wells.

Известно устройство для освоения и обработки скважин, включающее корпус с осевым каналом, пакер, установленный в корпусе струйный насос, смесительная камера которого сообщается с осевым каналом корпуса [1]. A device for the development and treatment of wells, including a housing with an axial channel, a packer installed in the housing of a jet pump, a mixing chamber which communicates with the axial channel of the housing [1].

Однако резкие изменения направления движения жидкости обуславливают высокие гидравлические сопротивления, что в целом снижает КПД устройства. However, sudden changes in the direction of fluid movement cause high hydraulic resistance, which generally reduces the efficiency of the device.

Известен также наддолотный эжекторный гидронасос, включающий в себя корпус с выполненным в нем вертикальным каналом для подачи к соплам струйных насосов рабочего агента, от одного и более активных сопел, расположенных в корпусе по окружности вокруг вертикального канала и сообщающихся с ним при помощи подводящих каналов, и соосные с соплами камеры смешения, при этом последние сообщены с торцевой частью корпуса посредством сквозных соединительных каналов, выполненных прямолинейными, и камер смешения, расположенных под углом к оси вертикального канала [2]. Also known is a suprabital ejector hydraulic pump, which includes a housing with a vertical channel made therein for supplying a working agent to the nozzles of the jet pumps, from one or more active nozzles arranged in a circle around the vertical channel and communicating with it through the supply channels, and mixing chambers coaxial with the nozzles, the latter being in communication with the end part of the casing by means of through connecting channels made rectilinearly and mixing chambers located at an angle to the vertical axis channel ceiling elements [2].

Данное устройство позволяет регулировать величину депрессии на пласт только лишь изменением диаметра активных сопел и/или изменением количества подаваемого на них рабочего агента до максимальной величины 6,0-7,0 МПа, что обусловлено его конструктивным исполнением. This device allows you to adjust the amount of depression on the formation only by changing the diameter of the active nozzles and / or by changing the amount of working agent supplied to them to a maximum value of 6.0-7.0 MPa, which is due to its design.

В процессе освоения скважин или добычи нефти часто возникает необходимость в широком регулировании депрессии на пласт, что очень трудно сделать, особенно если насос, подающий рабочий агент, не обладает регулируемым приводом. Также во многих случаях при освоении скважин необходимо создать циклические депрессии на пласт от 10 МПа и выше с последующими гидроударами, это приводит к возникновению усталостных напряжений в пласте и образованию в нем трещин, что современными техническими средствами практически не достижимо. In the process of well development or oil production, it is often necessary to broadly control the depression on the formation, which is very difficult to do, especially if the pump supplying the working agent does not have an adjustable drive. Also, in many cases, when developing wells, it is necessary to create cyclic depressions on the formation from 10 MPa and higher, followed by hydraulic shock, this leads to fatigue stresses in the formation and the formation of cracks in it, which is practically not achievable with modern technical means.

Техническим результатом при использовании изобретения будет сокращение времени освоения скважины за счет очистки призабойной зоны пласта путем циклического создания мгновенной регулируемой депрессии на пласт с последующим гидроударом, снижение себестоимости добычи нефти за счет возможности широкого регулирования депрессии на пласт, снижения давления нагнетания рабочей жидкости по сравнению с существующими устройствами и увеличения срока работы подземного оборудования. The technical result when using the invention is to reduce the time of well development by cleaning the bottom-hole zone of the formation by cyclically creating instant controlled depression on the formation, followed by hydraulic shock, reducing the cost of oil production due to the possibility of broad regulation of depression on the formation, reducing the pressure of the working fluid injection compared to existing devices and increase the life of underground equipment.

Технический результат достигается тем, что гидродинамический пульсатор давления (ГПД), содержащий корпус с выполненным в нем вертикальным каналом для подачи к соплам струйных насосов рабочего агента, от одного и более активных сопел, расположенных в корпусе и сообщающихся с вертикальным каналом при помощи подводящих каналов, и соосные с соплами камеры смешения, выполненные под углом α относительно оси вертикального канала, лежащем в интервале 1^o...12^o59', причем отношение диаметра сопла d₁ к диаметру камеры смешения d₂ составляет 0,05...1,0, а отношение диаметра сопла d₁ к диаметру подводящего канала d₃ составляет 10...0,1. Выполнение технического результата также обеспечивается тем, что корпус ГПД соединен с камерой разрежения, внутренняя полость которой сообщается с камерами смешения посредством подводящих каналов.The technical result is achieved by the fact that the hydrodynamic pressure pulsator (GPA), comprising a housing with a vertical channel made therein for supplying a working agent to the nozzles of the jet pumps, from one or more active nozzles located in the housing and communicating with the vertical channel using the supply channels, and coaxial with the nozzles of the mixing chamber, made at an angle α relative to the axis of the vertical channel lying in the range 1 ^o ... 12 ^o 59 ', and the ratio of the diameter of the nozzle d ₁ to the diameter of the mixing chamber d ₂ is 0.05 ... 1, 0, and from wearing the nozzle diameter d ₁ to the diameter of the inlet channel d ₃ is 10 ... 0.1. The implementation of the technical result is also ensured by the fact that the GPA housing is connected to a rarefaction chamber, the inner cavity of which communicates with the mixing chambers through the supply channels.

Именно выполнение осей камеры смешения и вертикального канала под углами 1^o...12^o59', отношение диаметра сопла к диаметру камеры смешения 0,05...1,0, отношение диаметра сопла к диаметру подводящего канала 10...0,1, а также соединение корпуса ГПД с камерой разряжения посредством подводящих каналов, обеспечивает реализацию технического результата.It is the execution of the axes of the mixing chamber and the vertical channel at angles of 1 ^o ... 12 ^o 59 ', the ratio of the diameter of the nozzle to the diameter of the mixing chamber is 0.05 ... 1.0, the ratio of the diameter of the nozzle to the diameter of the supply channel 10 ... 0, 1, as well as the connection of the GPA housing to the vacuum chamber by means of supply channels, ensures the implementation of the technical result.

Предлагаемый гидродинамический пульсатор давления также возможно использовать для очистки скважин от песка и парафина. The proposed hydrodynamic pressure pulsator is also possible to use for cleaning wells of sand and paraffin.

На фиг. 1 представлен общий вид гидродинамического пульсатора давления; на фиг. 2 - узел I на фиг. 1; на фиг. 3 представлена схема его работы (стрелками указано направление движения струй жидкости). In FIG. 1 shows a general view of a hydrodynamic pressure pulsator; in FIG. 2 - node I in FIG. one; in FIG. 3 is a diagram of its operation (arrows indicate the direction of motion of the jets of liquid).

Устройство содержит корпус 1 с выполненным в нем вертикальным каналом 2 для подачи к соплам струйных насосов рабочего агента. С вертикальным каналом 2 соединены выполненные в корпусе 1 наклоненные подводящие каналы 3, заканчивающиеся соплами 4 и смесительными камерами 5, корпус также содержит обратный клапан 6. The device comprises a housing 1 with a vertical channel 2 made therein for supplying a working agent to the nozzles of the jet pumps. Connected to the vertical channel 2 are inclined supply channels 3 made in the housing 1, ending with nozzles 4 and mixing chambers 5, the housing also includes a check valve 6.

Каждое из сопел 4, снабженных наклонным подводящим каналом 3, в совокупности со смесительной камерой 5 образует струйный насос, предназначенный для транспортировки жидкости из пространства, расположенного под пакером, в пространство над ним. Каждая из смесительных камер 5 сообщается с камерой разрежения 9 прямолинейными соединительными каналами 7, конец каждого канала 7 выходит на нижний торец 8 корпуса 1 гидродинамического пульсатора давления. Each of the nozzles 4, equipped with an inclined inlet channel 3, together with the mixing chamber 5 forms a jet pump designed to transport liquid from the space located under the packer into the space above it. Each of the mixing chambers 5 communicates with the rarefaction chamber 9 by rectilinear connecting channels 7, the end of each channel 7 goes to the lower end 8 of the housing 1 of the hydrodynamic pressure pulsator.

Гидродинамический пульсатор давления работает следующим образом. Над зоной перфорации устанавливается компоновка, состоящая из хвостовика - I, пакера - II, гидродинамического пульсатора давления - III и колонны труб НКТ - IV. Производится посадка пакера. При этом в скважине образуется три гидравлически взаимосвязанные зоны, зона А - внутреннее пространство труб НКТ, находящихся над ГПД, зона Б - кольцевое пространство между НКТ и стенкой скважины, находящееся над пакером, зона В - пространство под пакером. Зона А через сопло и камеру смешения сообщается с зоной Б и через камеру смешения, подводящий канал и камеру разрежения - с зоной В. При подаче рабочей жидкости в зону А она поступает на сопло струйного насоса, далее в камеру смешения, где, расширяясь, передает свою энергию жидкости, находящейся в камере смешения, и смесь выходит в зону Б. За счет этого в месте соединения камеры смешения и подводящего канала создается разрежение и жидкость в зонах А, Б и В приобретает определенное направление движения. Hydrodynamic pressure pulsator operates as follows. An arrangement consisting of a liner - I, a packer - II, a hydrodynamic pressure pulsator - III and a pipe string tubing - IV is installed above the perforation zone. Packer is landing. At the same time, three hydraulically interconnected zones are formed in the well, zone A is the internal space of tubing pipes located above the GPA, zone B is the annular space between the tubing and the wall of the well above the packer, zone B is the space under the packer. Zone A through the nozzle and mixing chamber communicates with zone B and through the mixing chamber, the inlet channel and the rarefaction chamber - with zone B. When the working fluid is fed into zone A, it enters the nozzle of the jet pump, then into the mixing chamber, where, expanding, it transfers the energy of the liquid in the mixing chamber and the mixture goes into zone B. Due to this, a vacuum is created at the junction of the mixing chamber and the supply channel, and the liquid in zones A, B and C acquires a certain direction of movement.

Зона А сообщается с зоной Б только через камеру смешения и сопло струйного насоса, исходя из того, что плотность жидкости в этих зонах одинакова и они фактически являются сообщающимися сосудами, гидростатические давления в них будут одинаковы и затраты энергии при движении жидкости в этих зонах будут идти только на преодоление гидравлических сопротивлений. Зоны Б и В друг с другом не сообщаются, т.к. они разделены шаровым клапаном. Зоны А и В могут сообщаться только лишь через камеру смешения, подводящий канал и камеру разрежения. Но т.к. движение жидкости имеет определенное направление: из зоны Б через камеру смешения в зону А, то движение жидкости из зоны А в зону В невозможно (при условии неограниченного притока жидкости из пласта). В реальных условиях приток жидкости из пласта ограничен, поэтому при удалении ее из зоны В энергии струи рабочей жидкости, вытекающей из сопла, не хватает для того, чтобы компенсировать гидростатическое давление столба жидкости, находящегося в зоне А, и она через камеру смешения, подводящий канал и камеру разрежения поступает в зону В. При этом возникает гидравлический удар в зоне В. Затем цикл повторяется. Zone A communicates with zone B only through the mixing chamber and the nozzle of the jet pump, proceeding from the fact that the liquid density in these zones is the same and they are in fact communicating vessels, the hydrostatic pressure in them will be the same, and the energy expenditure when moving the liquid in these zones will go only to overcome hydraulic resistance. Zones B and C are not communicated with each other, because they are separated by a ball valve. Zones A and B can communicate only through the mixing chamber, the supply channel and the rarefaction chamber. But since the fluid movement has a certain direction: from zone B through the mixing chamber to zone A, then the movement of fluid from zone A to zone B is impossible (provided there is an unlimited flow of fluid from the reservoir). In real conditions, the flow of fluid from the reservoir is limited, therefore, when removing it from zone B, the energy of the jet of working fluid flowing out of the nozzle is not enough to compensate for the hydrostatic pressure of the fluid column located in zone A, and it is through the mixing chamber, the supply channel and the rarefaction chamber enters zone B. This causes a hydraulic shock in zone B. Then the cycle repeats.

Для проверки эффективности заявляемого устройства при различных значениях конструктивных элементов были проведены исследования с целью определения величины создаваемой депрессии на пласт. To verify the effectiveness of the claimed device at various values of structural elements, studies were conducted to determine the magnitude of the created depression on the reservoir.

Например, при обработке призабойной зоны пласта предлагаемым устройством на скважине N 4938 Повховского месторождения при создании периодической депрессии до 10,0 МПа дебит скважины увеличился с 7 до 21 м³/сут.For example, when treating the bottom-hole zone of the formation with the proposed device at well No. 4938 of the Povkhovskoye field while creating periodic depression up to 10.0 MPa, the flow rate of the well increased from 7 to 21 m ³ / day.

В приведенных ниже таблицах обобщены результаты исследования гидродинамического пульсатора давления предлагаемой конструкции при различных углах наклона камеры смешения и отношениях диаметров каналов. The tables below summarize the results of the study of the hydrodynamic pressure pulsator of the proposed design at various angles of inclination of the mixing chamber and the ratio of the diameters of the channels.

В табл. 1 представлена зависимость величины депрессии (P, МПа) от величины угла наклона осей струйных насосов (α, град.) к оси вертикального канала. In the table. Figure 1 shows the dependence of the magnitude of depression (P, MPa) on the angle of inclination of the axes of the jet pumps (α, deg.) To the axis of the vertical channel.

В табл. 2 представлены данные, характеризующие изменение депрессии на пласт в зависимости от соотношения d₁/d₂.In the table. 2 presents data characterizing the change in depression per formation, depending on the ratio d ₁ / d ₂ .

В табл. 3 представлены данные, характеризующие изменение депрессии на пласт в зависимости от соотношения d₁/d₃.In the table. 3 presents data characterizing the change in depression per formation, depending on the ratio d ₁ / d ₃ .

Таким образом, предлагаемое устройство по сравнению с прототипом позволяет создавать в скважине гидродинамические колебания с большой амплитудой от -10,0 МПа (депрессия) до +10,0 МПа (репрессия), что приводит к существенному увеличению дебита скважины после обработки. Thus, the proposed device in comparison with the prototype allows you to create hydrodynamic vibrations in the well with a large amplitude from -10.0 MPa (depression) to +10.0 MPa (repression), which leads to a significant increase in the flow rate of the well after treatment.

Источники информации:
1. Авторское свидетельство СССР N 874995, кл. E 21 B 43/18, 1981.Sources of information:
1. USSR author's certificate N 874995, cl. E 21 B 43/18, 1981.

2. Патент СССР N 1736345, кл. F 04 F 5/10, E 21 B 21/00, 1992 (прототип). 2. USSR patent N 1736345, cl. F 04 F 5/10, E 21 B 21/00, 1992 (prototype).

Claims

1. Hydrodynamic pressure pulsator, comprising a housing with a central channel formed therein, from one or more jet pumps, the axes of which are made at an angle to the axis of the central channel communicating with the mixing chamber and the housing end, characterized in that the axis of the jet pumps are made angles 1-12 ^o 59 ', the ratio of the diameter of the nozzle to the diameter of the mixing chamber is 0.05 - 1.0, and the ratio of the diameter of the nozzle to the diameter of the inlet channel is 10.0 - 0.1.

2. The pulsator according to claim 1, characterized in that the housing is connected to a vacuum chamber, the inner cavity of which communicates with the mixing chambers through the supply channels.