RU2139422C1

RU2139422C1 - Jet-type apparatus for washing wells

Info

Publication number: RU2139422C1
Application number: RU97109670A
Authority: RU
Inventors: Б.З. Султанов; С.Ю. Вагапов; Х.М. Хусни
Original assignee: Султанов Байрак Закиевич; Вагапов Самат Юнирович; Хусни Хрейс Монтасир
Priority date: 1997-06-10
Filing date: 1997-06-10
Publication date: 1999-10-10

Abstract

FIELD: oil production equipment. SUBSTANCE: jet-type apparatus has body with jet-type pump installed inside body. Made in body are passages for delivery of active medium and passive medium. Installed on body is sealing packer which contains barrel, cylinder, piston, and collar. Located in body and rigidly connected to it is pipe union with its internal space creating passage for delivery of passive medium. Circular space created by external surface of pipe union and internal space of barrel is provided with stopper for isolation from suction space, and it creates passage for delivery of active medium to lower end of piston. In operation of device, active medium exerts its action on piston which leads to isolation of suction zone from delivery zone. Combined operation of jet-type pump and sealing packer makes isolation of annular space more reliable. Design of sealing packer is simplified. EFFECT: higher efficiency. 2 dwg

Description

Изобретение относится к области нефтяного оборудования, преимущественно к струйным насосам для промывки призабойной зоны скважин с целью повышения нефтеотдачи пласта. The invention relates to the field of oil equipment, mainly to jet pumps for washing the bottom-hole zone of wells in order to increase oil recovery.

Известна установка для промывки скважин, состоящая из колонны насосно-компрессорных труб, спущенных в скважину до забоя. В трубы закачивают реагент под давлением при открытом затрубном пространстве. При этом промывочная жидкость вытесняет внутрискважинную жидкость частично в продуктивный пласт, а частично - на поверхность, заполняя всю скважину. В результате различные отложения и осадки вымываются с забоя и стенок скважин и подаются на поверхность (1). A well-known installation for washing wells, consisting of a string of tubing, lowered into the well before the bottom. The reagent is pumped into the pipes under pressure with an open annulus. In this case, the flushing fluid displaces the downhole fluid partially into the reservoir, and partially to the surface, filling the entire well. As a result, various deposits and sediments are washed out from the bottom and the walls of the wells and fed to the surface (1).

Недостатком данной конструкции является то, что при промывке скважин на ее забой действует гидростатическое и гидродинамическое давление от столба жидкости, в результате чего загрязненная внутрискважинная жидкость проникает в пласт, ухудшает фильтрационные свойства призабойной зоны, что в конечном итоге ведет к снижению продуктивности скважины при ее вводе в эксплуатацию после ремонта. The disadvantage of this design is that when flushing wells, hydrostatic and hydrodynamic pressure from the fluid column acts on its bottom, as a result of which contaminated downhole fluid penetrates the formation, impairs the filtration properties of the bottomhole zone, which ultimately leads to a decrease in well productivity upon its introduction after repair.

Известна также установка струйного насоса для очистки скважин (УОС) (2), содержащая трубопровод подвода активной среды, корпус с установленным в нем струйным насосом, выполненные в корпусе каналы подвода активной и пассивной сред и уплотнительный пакер гидравлического типа. Установка работает следующим образом. Струйный насос с уплотнительным пакером устанавливается на колонне подъемных труб (НКТ) в скважине чуть выше интервала перфорации. После срабатывания пакера в трубы НКТ с поверхности сбрасывается шарик, перекрывающий зону нагнетания струйного насоса от зоны всасывания. Увеличением давления в НКТ срывается технологическая заглушка со струйного насоса, рабочая жидкость истекает с высокой скоростью из сопла, в результате давление в приемной камере, а следовательно, и в подпакерном пространстве начинает падать. В результате отложения на забое скважины и в призабойной зоне поступают вместе с пластовой жидкостью в приемную камеру и далее потоком рабочей жидкости подаются на поверхность. It is also known to install a jet pump for cleaning wells (SLD) (2), containing a pipeline for supplying an active medium, a housing with a jet pump installed in it, channels for supplying active and passive fluids in the housing, and a hydraulic-type sealing packer. Installation works as follows. A jet pump with a sealing packer is installed on a column of lifting pipes (tubing) in the well just above the perforation interval. After the packer is activated, a ball is dropped from the surface into the tubing tubing, blocking the injection zone of the jet pump from the suction zone. By increasing the pressure in the tubing, the technological plug breaks off the jet pump, the working fluid flows out from the nozzle at a high speed, as a result, the pressure in the receiving chamber, and therefore in the under-packer space, begins to drop. As a result of deposits on the bottom of the well and in the bottomhole zone, they enter the receiving chamber together with the formation fluid and then are fed to the surface by the flow of the working fluid.

Недостатком данной установки является сложность и громоздкость конструкции уплотнительного пакера, что приводит к усложнению технологии ее использования и снижению надежности разобщения затрубного пространства. Промысловый опыт внедрения показывает, что основной причиной неэффективных промывок скважин является недостаточная надежность срабатывания уплотнительного пакера. The disadvantage of this installation is the complexity and cumbersome design of the sealing packer, which complicates the technology of its use and reduces the reliability of separation of the annulus. Field experience of implementation shows that the main reason for inefficient flushing of wells is the lack of reliability of operation of the sealing packer.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является струйный аппарат для промывки скважин, содержащий трубопровод подвода активной среды, корпус с установленным в нем струйным насосом, выполненные в корпусе каналы подвода активной и пассивной сред и уплотнительный пакер, включающий ствол, цилиндр, поршень и манжеты, при этом аппарат снабжен жестко связанным с корпусом и размещенным в стволе по оси аппарата патрубком, внутренняя полость которого образует канал подвода пассивной среды, а кольцевая полость, образованная наружной поверхностью патрубка и внутренней поверхностью ствола уплотнительного пакера, снабжена заглушкой для изолирования от области всасывания и образует канал подвода активной среды к нижнему торцу поршня (3). The closest in technical essence and the achieved result is a jet device for washing wells, containing a pipeline for supplying an active medium, a housing with a jet pump installed in it, channels for supplying active and passive media, and a sealing packer including a barrel, cylinder, piston and cuffs , while the apparatus is equipped with a pipe rigidly connected to the housing and placed in the barrel along the axis of the apparatus, the internal cavity of which forms a passive medium supply channel, and the annular cavity, ƈ This sleeve outer surface and the inner surface of the sealing packer bore, a plug is provided for insulating from the suction area, and forms the active medium supply channel to the bottom end of the piston (3).

Данный аппарат существенно упрощает процесс технологии использования в скважинных условиях, упрощает конструкцию уплотнительного пакера устройства, повышает надежность разобщения затрубного пространства. Однако данный струйный аппарат обладает рядом недостатков. This apparatus greatly simplifies the process of using technology in downhole conditions, simplifies the design of the device’s sealing packer, and increases the reliability of annulus separation. However, this inkjet apparatus has several disadvantages.

Так из промысловой практики применения струйных аппаратов известно, что одним из наиболее распространенных причин отказов струйного насоса является забивка его проточных каналов механическими примесями, особенно при его использовании для очистки скважины. Это особенно актуально, учитывая небольшие диаметры проточных каналов струйных насосов, например диаметр сопла 5...6 мм, диаметр входного отверстия диффузора 8 мм. Если контролировать загрязненность активной среды не представляет большого труда, то контроль загрязненности пассивной среды не представляется возможным, т.к. по своей сути аппарат предназначен для очистки загрязненных скважин, т.е. вся загрязненная пассивная среда должна проходить через камеру смешения и диффузор. Поэтому место расположения струйного насоса и геометрия каналов подвода пассивной среды играют большую роль. So from the field practice of using jet devices it is known that one of the most common causes of jet pump failures is clogging of its flow channels with mechanical impurities, especially when used to clean a well. This is especially true, given the small diameters of the flow channels of jet pumps, for example, the nozzle diameter is 5 ... 6 mm, the diameter of the diffuser inlet is 8 mm. If it is not difficult to control the pollution of the active medium, then it is not possible to control the pollution of the passive environment, because in essence, the apparatus is designed to clean contaminated wells, i.e. all contaminated passive medium must pass through the mixing chamber and diffuser. Therefore, the location of the jet pump and the geometry of the passive medium supply channels play a large role.

В прототипе струйный аппарат расположен в зоне под пакером, т.е. по существу окунается в пульпу отложений на забое. Известно, что обработке подвергается интервал перфорации, т.е. пакер устанавливается чуть выше него, вместе с тем, из промысловой практики известно, что в загрязненных скважинах отложения зачастую перекрывают интервал перфорации. Следовательно, применение прототипа в загрязненных скважинах, по нашему мнению, вызовет быструю забивку приемной камеры, камеры смешения и диффузора. Кроме того, крупные частицы шлама после прекращения промывки вновь попадут на забой скважины, так как движение жидкости прекратится. In the prototype, the inkjet apparatus is located in the area under the packer, i.e. essentially dipped into the pulp of sediment at the bottom. It is known that a perforation interval, i.e. the packer is installed just above it, however, from field practice it is known that in contaminated wells, deposits often overlap the perforation interval. Therefore, the use of the prototype in contaminated wells, in our opinion, will cause a quick clogging of the receiving chamber, mixing chamber and diffuser. In addition, large particles of sludge after the cessation of flushing will again fall on the bottom of the well, since the movement of the liquid will stop.

С другой стороны, в прототипе каналы подвода активной среды к соплу и каналы отвода смеси жидкости от диффузора выполнены в виде пересекающихся усеченных конусов, что предполагает их взаимное не концентричное расположение в непосредственной близости от струйного аппарата. Такое выполнение каналов приводит к тому, что патрубок испытывает большие перепады избыточного внутреннего давления. Действительно, известно, что скважинные струйные насосы являются высоконапорными насосами, и давление закачки активной среды достигает 350. ..500 атм. После срабатывания пакета, давление в подпакерной зоне начинает снижаться, причем вплоть до атмосферного. Предположим, обрабатывается пласт на глубине 2200 м, следовательно, давление на забое около 220 атм (если скважина заглушена водой). Если давление в подпакерной зоне снижается до атмосферного, то тогда очевидно, перепад давления в патрубке составит 500 + 220 = 720 атм. Для такого перепада давления необходимы, достаточная прочность стенок патрубка, что трудно выполнимо в прототипе, т.к. там струйный насос размещен в подпакерном пространстве, и необходимо выполнение параллельно с патрубком отводящего трубопровода. On the other hand, in the prototype, the channels for supplying the active medium to the nozzle and the channels for draining the liquid mixture from the diffuser are made in the form of intersecting truncated cones, which implies their mutual non-concentric arrangement in the immediate vicinity of the jet apparatus. This embodiment of the channels leads to the fact that the pipe experiences large differences in excessive internal pressure. Indeed, it is known that downhole jet pumps are high-pressure pumps, and the injection pressure of the active medium reaches 350 ... 500 atm. After the packet is triggered, the pressure in the sub-packer zone begins to decrease, even down to atmospheric pressure. Suppose a reservoir is being processed at a depth of 2200 m, therefore, the bottom hole pressure is about 220 atm (if the well is drowned by water). If the pressure in the sub-packer zone decreases to atmospheric, then it is obvious that the pressure drop in the nozzle will be 500 + 220 = 720 atm. For such a pressure differential, sufficient strength of the pipe walls is necessary, which is difficult to accomplish in the prototype, because there the jet pump is located in the under-packer space, and execution in parallel with the branch pipe of the outlet pipe is necessary.

Вместе с тем, такие перепады давления предъявляют повышенные требования к резьбовым соединениям, герметичности стыков, что усложняет конструкцию и, следовательно, снижает надежность работы. At the same time, such pressure drops impose increased requirements on threaded connections, tight joints, which complicates the design and, therefore, reduces the reliability.

Целью изобретения является упрощение конструкции уплотнительного пакера и повышение надежности разобщения затрубного пространства. The aim of the invention is to simplify the design of the sealing packer and increase the reliability of separation of the annulus.

Указанная цель достигается тем, что струйный аппарат снабжен приемным фильтром, канал подвода активной среды к поршню выполнен в виде кольцевого пространства, образованного наружной поверхностью патрубка и внутренней поверхностью ствола, а приемный фильтр закреплен к нижней части цилиндра. This goal is achieved by the fact that the jet apparatus is equipped with a receiving filter, the channel for supplying the active medium to the piston is made in the form of an annular space formed by the outer surface of the nozzle and the inner surface of the barrel, and the receiving filter is fixed to the bottom of the cylinder.

На фиг. 1 представлен продольный разрез струйного аппарата, на фиг. 2 - сечение А-А, на фиг. 1 схематично стрелками показано движение жидкости. In FIG. 1 is a longitudinal section through an inkjet apparatus; FIG. 2 is a section AA, in FIG. 1 schematically, arrows show fluid movement.

Струйный аппарат для промывки скважин содержит трубопровод подвода активной среды 1, жестко связанный с ним корпус 2 установленные в корпусе 2 струйный насос, включающий сопло 3 и диффузор с камерой смещения 4. В корпусе 2 выполнена приемная камера 5 струйного насоса. К нижней части корпуса 2 посредством переводника 6 крепится ствол 7 уплотнительного пакера аппарата. На ствол насажены эластичные манжеты 8, которые снизу подпираются поршнем 9, выполненным с возможностью осевого перемещения по стволу 7. Наружная поверхность поршня 9 взаимодействует с внутренней поверхностью цилиндра 10, который в свою очередь жестко связан со стволом 7. По оси установки установлен жестко связанный с корпусом 2 патрубок 12, размещенный внутри ствола 7. Внутренняя полость патрубка 12 образует канал подвода пассивной среды и связана с приемной камерой 5 посредством канала 13, выполненного в корпусе 2. Кольцевое пространство, образованное наружной поверхностью патрубка 12 и внутренней поверхностью ствола 7 образует канал подвода активной среды к поршню 9 и в свою очередь гидравлически связано с трубопроводом подвода активной среды 1 посредством сквозного осевого канала 14, выполненного в корпусе 2. Полость, образованная нижним торцом поршня 9 и цилиндром 10, гидравлически связана с каналом в стволе 7 посредством отверстия 15. Кольцевое пространство, образованное стволом 7 и патрубком 12, изолировано от области всасывания с помощью заглушки 16. Внутренняя полость патрубка 12 гидравлически связана с подпакерным пространством посредством приемного фильтра 11, который крепится к нижней части цилиндра. The jet washing apparatus for wells includes an active medium supply pipe 1, a jet pump 2 rigidly connected to it, a jet pump installed in the housing 2, including a nozzle 3 and a diffuser with a displacement chamber 4. A receiving chamber 5 of the jet pump is made in the housing 2. To the lower part of the housing 2 by means of a sub 6, a barrel 7 of the apparatus sealing packer is attached. Elastic cuffs 8 are mounted on the barrel, which are supported from below by a piston 9 made axially movable along the barrel 7. The outer surface of the piston 9 interacts with the inner surface of the cylinder 10, which in turn is rigidly connected to the barrel 7. A rigidly connected housing 2 pipe 12 located inside the barrel 7. The internal cavity of the pipe 12 forms a channel for supplying a passive medium and is connected to the receiving chamber 5 through a channel 13 made in the housing 2. The annular space, the image The outer surface of the nozzle 12 and the inner surface of the barrel 7 forms a channel for supplying the active medium to the piston 9 and, in turn, is hydraulically connected to the pipeline for supplying the active medium 1 through a through axial channel 14 made in the housing 2. The cavity formed by the lower end of the piston 9 and the cylinder 10 is hydraulically connected to the channel in the barrel 7 by means of an opening 15. The annular space formed by the barrel 7 and the pipe 12 is isolated from the suction region by means of a plug 16. The internal cavity of the pipe 12 hydraulically connected to the under-packer space by means of a intake filter 11, which is attached to the bottom of the cylinder.

Струйный аппарат работает следующим образом. The inkjet apparatus operates as follows.

Аппарат опускается в скважину таким образом, чтобы уплотнительный пакер находился выше интервала перфорации скважины. Затем в трубопровод подвода активной среды 1 с поверхности закачивается под необходимым давлением рабочая жидкость. В корпусе 2 аппарата часть потока рабочей жидкости подается к соплу 2 струйного насоса, а часть через осевой канал 14 в кольцевое пространство между стволом 7 и патрубком 12 и через отверстие 15 подается к нижнему торцу поршня 9. В результате этого возникает осевая сила, приложенная к поршню 9 и направленная вверх, величина которой пропорциональна перепаду давления на поршне 9 и площади его поперечного сечения. Под действием этой силы поршень 9 идет вверх и сжимает манжеты 8, которые упруго расширяясь и касаясь стенок скважины, производят изоляцию затрубного пространства. В это же время жидкость, истекая с высокой скоростью из сопла 3, засасывает пассивную среду в приемной камере и подает через диффузор с камерой смешения 4 в затрубное пространство над уплотнительным пакером. После того, как под действием поршня 9 произошла изоляция затрубного пространства, давление в приемной камере 4 струйного насоса начинает падать. Соответственно падает давление и в зоне скважины под уплотнительным пакером. В результате этого увеличивается перепад давления на поршне 9, способствующий увеличению силы, действующей на поршень 9 и направленный вверх, что приводит к более сильному прижатию эластичных манжет к стенке скважины. В результате этого пассивная среда с отложениями поступает через приемный фильтр 11 во внутреннюю полость патрубка 12 и затем на прием насоса и далее на поверхность. При прохождении пассивной среды с отложениями через фильтр, крупные частицы, способные забить проточные каналы струйного насоса не подаются на прием струйного насоса, чем обеспечивается более длительная и надежная работа аппарата в загрязненных скважинах. The apparatus is lowered into the well so that the sealing packer is above the well perforation interval. Then, the working fluid is pumped into the active medium supply line 1 from the surface under the necessary pressure. In the apparatus housing 2, part of the flow of the working fluid is supplied to the nozzle 2 of the jet pump, and part through the axial channel 14 into the annular space between the barrel 7 and the nozzle 12 and through the hole 15 is supplied to the lower end of the piston 9. As a result, an axial force is applied to piston 9 and directed upward, the value of which is proportional to the pressure drop across the piston 9 and its cross-sectional area. Under the influence of this force, the piston 9 goes up and compresses the cuffs 8, which elastically expanding and touching the walls of the borehole, isolate the annulus. At the same time, the liquid, flowing out at high speed from the nozzle 3, sucks in the passive medium in the receiving chamber and feeds it through the diffuser with the mixing chamber 4 into the annulus above the sealing packer. After isolation of the annulus occurred under the action of the piston 9, the pressure in the receiving chamber 4 of the jet pump begins to drop. Accordingly, the pressure also drops in the well zone under the sealing packer. As a result of this, the pressure drop across the piston 9 increases, which contributes to an increase in the force acting on the piston 9 and directed upward, which leads to a stronger compression of the elastic cuffs against the borehole wall. As a result of this, a passive medium with deposits enters through the intake filter 11 into the internal cavity of the pipe 12 and then to the pump intake and then to the surface. When passing a passive medium with deposits through the filter, large particles that can clog the flow channels of the jet pump are not fed to the jet pump, which ensures a longer and more reliable operation of the apparatus in contaminated wells.

С другой стороны, выполнение струйного насоса над пакером позволяет вывести струйный насос и проточные каналы из зоны отложений, т.к. известно, что часто зоны отложений грязи перекрывают интервал перфорации. Следовательно, при использовании прототипа струйный насос в подобных случаях оказывается погруженным в отложениях, значит высока вероятность забивки проточных каналов струйного насоса грязью. Таким образом, выполнение струйного насоса над пакером позволяет увеличить работоспособность устройства в загрязненных скважинах. On the other hand, the implementation of the jet pump above the packer allows you to remove the jet pump and flow channels from the sediment zone, because it is known that often areas of sediment cover the interval of perforation. Therefore, when using the prototype, the jet pump in such cases is immersed in sediments, which means that there is a high probability of clogging of the flow channels of the jet pump with dirt. Thus, the implementation of the jet pump on the packer can increase the efficiency of the device in contaminated wells.

Как уже указывалось ранее, в прототипе патрубок испытывает большое избыточное давление, т.е. материал работает на растяжение. В заявляемом техническом решении существует такой же перепад между внутренней полостью патрубка 12 и кольцевым пространством. Однако этот перепад вызывает нагружение на смятие. Известно, что намного превышает т.е. в заявляемом техническом решении нагружение патрубка более выгодно, и не требует существенного увеличения толщины стенки. As mentioned earlier, in the prototype the pipe experiences a large overpressure, i.e. the material works in tension. In the claimed technical solution, there is the same difference between the internal cavity of the pipe 12 and the annular space. However, this drop causes a load to crush. It is known that far exceeds i.e. in the claimed technical solution, the loading of the pipe is more advantageous, and does not require a significant increase in wall thickness.

Литература
1. Справочная книга по добычи нефти. Под ред. Ш.К. Гимутдинова, М., Недра, 1974.Literature
1. Reference book on oil production. Ed. Sh.K. Gimutdinova, M., Nedra, 1974.

2. Яремийчук P. С. Создание депрессий на пласт с помощью струйных аппаратов, Нефтяное хозяйство, 11, 1981. 2. Yaremiichuk P. S. Creating depressions on the reservoir using inkjet apparatus, Oil industry, 11, 1981.

3. А. с. 542819. Устройство для освоения скважин. Опубликовано 15.01.77. Бюллетень 2. Дата опубликования описания 17.02.77. 3. A. p. 542819. Device for well development. Published on January 15th, 2017. Bulletin 2. Date of publication of the description 02.17.77.

Claims

An inkjet apparatus for washing wells, comprising a housing with an installed jet pump, a sealing packer including a barrel, a cylinder, a piston, and a cuff, a channel for supplying the active medium to the piston, and an axially located nozzle rigidly connected to the housing, the inner cavity of which forms a supply channel passive medium, characterized in that it is equipped with a receiving filter, the channel for supplying the active medium to the piston is made in the form of an annular space formed by the outer surface and the inner surface of the barrel, and the receiving th filter is attached to the bottom of the cylinder.