RU2155883C1

RU2155883C1 - Borehole jet device

Info

Publication number: RU2155883C1
Application number: RU99111162/06A
Authority: RU
Inventors: Л.Х. Ибрагимов; А.Г. Чернобыльский; Э.А. Диффинэ; И.В. Цыкин
Original assignee: Ибрагимов Лечи Хамзатович
Priority date: 1999-06-02
Filing date: 1999-06-02
Publication date: 2000-09-10

Abstract

FIELD: oil industry; jet facilities. SUBSTANCE: intake chamber, nozzle and mixing chamber with diffuser are arranged in housing at side of string outer surface. Bypass channel is made in housing axisymmetrically to string. Bypass channel communicates with string and accommodates spool sleeve with collet lobes. Distributing channel communicating with nozzle and with hydraulic space of packer is arranged in housing lower than bypass channel. Supply channel is made in housing parallel to distributing channel. Supply and distributing channels communicate with string in zone of spool sleeve mounted. The latter is installed for reciprocating along bypass channel and is fixed in upper position by collet lobes. Upper and lower bypass holes are in spool sleeve wall. Distributing channel communicates with string upper zone through upper bypass hole. Supply channel communicates with string lower through lower bypass hole. EFFECT: increased capacity of device. 2 dwg

Description

Изобретение относится к области струйной техники, преимущественно к скважинным струйным аппаратам для добычи жидких сред из скважин. The invention relates to the field of inkjet technology, mainly to downhole jet devices for the extraction of liquid media from wells.

Известен скважинный струйный аппарат, содержащий установленный на колонне насосно-компрессорных труб струйный аппарат с соплом, камерой смешения и диффузором (см., SU, авторское свидетельство, 415410, кл. F 04 F 5/10, опубл. 1971). A well-known jet apparatus comprising a jet apparatus mounted on a tubing string with a nozzle, a mixing chamber and a diffuser (see, SU, copyright certificate, 415410, class F 04 F 5/10, publ. 1971).

Однако при использовании данного скважинного струйного аппарата оказывается только пассивное воздействие на призабойную зону скважины путем создания перепада давления струйным аппаратом и за счет этого обеспечения откачки жидкой среды из скважины, что серьезно ограничивает возможности по интенсификации откачки жидкой среды из скважины. However, when using this downhole jet apparatus, only a passive effect is exerted on the bottomhole zone of the well by creating a pressure differential with the jet apparatus and thereby providing pumping of the liquid medium from the well, which seriously limits the possibilities for intensifying pumping of the liquid medium from the well.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является скважинный струйный аппарат, содержащий установленный на колонне насосно-компрессорных труб корпус с выполненной в нем приемной камерой и размещенными в корпусе соплом, камерой смешения и диффузором, а колонна труб сообщена с гидравлической полостью пакера, установленного на колонне труб (см. , SU, авторское свидетельство, 107859, кл. F 04 F 5/44, опубл. 1956). The closest to the invention in technical essence and the achieved result is a downhole jet apparatus comprising a housing mounted on a tubing string with a receiving chamber and a nozzle, a mixing chamber and a diffuser housed in the housing, and the tubing string communicating with the hydraulic cavity of the packer, mounted on a pipe string (see, SU, copyright certificate, 107859, class F 04 F 5/44, publ. 1956).

Данный струйный аппарат позволяет проводить различные работы в скважине до момента подачи рабочей среды в сопло струйного аппарата, а затем одновременно с подачей рабочей жидкой среды в сопло струйного аппарата производить установку пакера, что упрощает процесс подготовки струйного аппарата к интенсивной эксплуатации. Однако и эта конструкция не позволяет проводить работы по интенсивному воздействию на призабойную зону пласта, например, рабочим агентом, что, как правило, требует извлечения струйного аппарата из скважины на поверхность и спуска в скважину специального оборудования для проведения работ по повышению производительности скважин. Как следствие, имеют место достаточно большие простои насосного оборудования с соответствующим снижением добычи откачиваемой жидкой среды, в частности нефти. This inkjet apparatus allows you to carry out various work in the well until the supply of the working medium to the nozzle of the inkjet apparatus, and then simultaneously with the supply of the working fluid to the nozzle of the inkjet apparatus, install the packer, which simplifies the process of preparing the inkjet apparatus for intensive use. However, this design does not allow for intensive work on the bottom-hole formation zone, for example, by a working agent, which, as a rule, requires removing the jet apparatus from the well to the surface and lowering special equipment into the well to conduct work to increase well productivity. As a result, there are quite large downtime of pumping equipment with a corresponding decrease in the production of pumped liquid medium, in particular oil.

Задачей, на решение которой направлено настоящее изобретение, является повышение производительности путем обеспечения проведения работ по повышению производительности скважин без извлечения скважинного струйного аппарата из скважины с соответствующим снижением его непроизводительного простоя. The problem to which the present invention is directed is to increase productivity by providing work to increase the productivity of wells without removing the downhole jet apparatus from the well with a corresponding reduction in unproductive downtime.

Указанная задача решается за счет того, что в скважинном струйном аппарате, содержащем установленный на колонне насосно-компрессорных труб корпус с выполненной в нем приемной камерой и размещенными в корпусе соплом, камерой смешения и диффузором, колонна труб сообщена с гидравлической полостью пакера, установленного на колонне труб, приемная камера, сопло и камера смешения с диффузором размещены в корпусе со стороны внешней поверхности колонны труб, в корпусе осесимметрично колонне труб выполнен, сообщенный с последней, перепускной канал и в нем установлена золотниковая втулка с цанговыми лепестками, ниже, со стороны входа в сопло, в корпусе выполнен сообщенный одновременно с соплом и с гидравлической полостью пакера распределительный канал, параллельно распределительному каналу в корпусе выполнен подводящий канал, сообщенный с приемной камерой, при этом подводящий и распределительный каналы сообщены с колонной труб в зоне установки золотниковой втулки, последняя установлена с возможностью возвратно-поступательного перемещения вдоль перепускного канала и зафиксирована в своем верхнем положении посредством цанговых лепестков и в стенке золотниковой втулки выполнены верхнее и нижнее перепускные отверстия, причем возможность перемещения в нижнее положение предусмотрена при установке в золотниковой втулке сбрасываемого клапана с разделением при этом колонны труб сбрасываемым клапаном под давлением нагнетаемой рабочей жидкой среды на верхнюю и нижнюю зоны и через верхнее перепускное отверстие распределительный канал сообщен с верхней зоной колонны труб, а через нижнее перепускное отверстие подводящий канал сообщен с нижней зоной колонны труб. This problem is solved due to the fact that in the downhole jet apparatus containing a housing mounted on a tubing string with a receiving chamber and a nozzle, a mixing chamber and a diffuser placed in the housing, the tubing string is in communication with the hydraulic cavity of the packer mounted on the string pipes, a receiving chamber, a nozzle and a mixing chamber with a diffuser are placed in the housing from the side of the outer surface of the pipe string; in the housing axisymmetrically to the pipe string is made, communicated with the last bypass channel Al and it contains a spool sleeve with collet petals, below, on the nozzle inlet side, a distribution channel communicated simultaneously with the nozzle and with the hydraulic cavity of the packer is made in the housing, a supply channel parallel to the distribution channel is made in the housing, communicated with the receiving chamber, the supply and distribution channels are in communication with the pipe string in the installation area of the spool sleeve, the latter is installed with the possibility of reciprocating movement along the bypass channel and fixed The upper and lower bypass holes are made in the upper position by means of collet petals and in the wall of the spool sleeve, and the possibility of moving to the lower position is provided when the reset valve is installed in the spool sleeve with the pipe string being separated by the reset valve under the pressure of the pumped working fluid at the upper and the lower zone and through the upper bypass hole, the distribution channel is in communication with the upper zone of the pipe string, and through the lower bypass hole through vodyaschy channel is connected with the bottom area of the pipe string.

Как показали проведенные исследования, расположение сопла, камеры смешения, диффузора и приемной камеры со стороны внешней поверхности колонны насосно-компрессорных труб и выполнение в зоне размещения струйного аппарата перепускного канала с установленной в нем золотниковой втулкой, фиксируемой в своем верхнем положении с помощью цанговых лепестков позволяет создать однотрубную конструкцию струйного аппарата, что резко снижает гидравлические потери по сравнению с двухтрубными конструкциями, и одновременно позволяет проводить работы по повышению производительности скважины, например, путем проведения гидроимпульсной обработки призабойной зоны скважины с помощью гидроимпульсных устройств, устанавливаемых ниже струйного аппарата на колонне труб. Данная конструкция позволяет с наименьшими гидравлическими потерями производить подачу рабочего агента в гидроимпульсное устройство через золотниковую втулку, которая одновременно предотвращает поступление рабочего агента в проточную часть струйного аппарата, что снижает ее непроизводительные потери и одновременно снижает вероятность засорения проточной части (в первую очередь сопла) струйного аппарата кольматирующими частицами. В тоже время представляется возможность выполнить параллельно расположенными канал для подвода откачиваемой среды - подводящий канал и канал для подвода рабочей жидкой среды в сопло струйного аппарата - распределительный канал, причем последний может быть одновременно использован для подачи жидкой среды в гидравлическую полость пакера, если в качестве последнего будут использованы гидравлический или гидромеханический пакеры. В результате расположенный со стороны внешней поверхности колонны труб струйный аппарат оказывает минимальное гидравлическое сопротивление для протекания среды в период проведения работ с гидроимпульсными устройствами и в тоже время обеспечивать эффективную откачку скважинной жидкой среды во время работы струйного аппарата. Легко извлекаемый из скважины сбрасываемый клапан позволяет быстро менять режим работы установки с откачки на режим гидроимпульсной обработки и обратно, что особенно важно при проведении ремонтных и профилактических работ, поскольку позволяет резко сократить простой. As the studies showed, the location of the nozzle, mixing chamber, diffuser and receiving chamber on the side of the outer surface of the tubing string and performing in the placement zone of the jet apparatus of the bypass channel with a spool sleeve installed in it and fixed in its upper position with collet petals allows create a single-tube design of the jet apparatus, which dramatically reduces hydraulic losses compared to two-pipe structures, and at the same time allows for work You can increase the productivity of a well, for example, by performing a hydro-pulse treatment of the bottom-hole zone of a well using hydro-pulse devices installed below the jet apparatus on a pipe string. This design allows the hydraulic agent to be supplied with the smallest hydraulic losses through the spool sleeve, which simultaneously prevents the working agent from entering the flow part of the jet apparatus, which reduces its unproductive losses and at the same time reduces the likelihood of clogging of the flow part (primarily the nozzle) of the jet apparatus clogging particles. At the same time, it is possible to perform a parallel channel for supplying a pumped-out medium — a supply channel and a channel for supplying a working fluid to a nozzle of a jet apparatus — a distribution channel, the latter being simultaneously used to supply fluid to the hydraulic cavity of the packer if, as the last hydraulic or hydromechanical packers will be used. As a result, the inkjet apparatus located on the side of the outer surface of the pipe string provides minimal hydraulic resistance for the medium to flow during the work with hydraulic impulse devices and at the same time ensure efficient pumping of the well fluid during the operation of the inkjet apparatus. Easily removed from the well, a reset valve allows you to quickly change the operating mode of the installation from pumping to the hydro-pulse treatment mode and vice versa, which is especially important during repair and maintenance work, since it allows you to drastically reduce downtime.

Таким образом, достигается выполнение поставленной в изобретении задачи - повышение производительности скважинного струйного аппарата путем обеспечения проведения работ по повышению производительности скважин без извлечения скважинного струйного аппарата из скважины с соответствующим снижением его непроизводительного простоя. Thus, the achievement of the objective of the invention is achieved - increasing the productivity of the downhole jet apparatus by providing work to increase the productivity of wells without removing the downhole jet apparatus from the well with a corresponding reduction in unproductive downtime.

На фиг. 1 представлен продольный разрез скважинного струйного аппарата; на фиг. 2 представлен продольный разрез струйного аппарата в зоне выполнения подводящего канала и с установленным сбрасываемым клапаном. In FIG. 1 shows a longitudinal section of a downhole jet apparatus; in FIG. 2 shows a longitudinal section of an inkjet apparatus in the area of the feed channel and with a reset valve installed.

Скважинный струйный аппарат содержит установленный на колонне 1 насосно- компрессорных труб корпус 2 с выполненной в нем приемной камерой 3 и размещенными в корпусе 2 соплом 4 и камерой 5 смешения с диффузором 6, а колонна 1 труб может быть сообщена с гидравлической полостью пакера (не показан на чертеже), установленного на колонне 1 труб ниже струйного аппарата. Приемная камера 3, сопло 4 и камера 5 смешения с диффузором 6 размещены в корпусе 2 со стороны внешней поверхности колонны 1 труб. В корпусе 2 осесимметрично колонне 1 труб выполнен, сообщенный с последней, перепускной канал 7 и в нем установлена золотниковая втулка 8 с цанговыми лепестками 9, ниже, со стороны входа в сопло 4, в корпусе 2 выполнен сообщенный одновременно с соплом 4 и с гидравлической полостью пакера (если пакер выполнен гидравлическим) распределительный канал 10, параллельно распределительному каналу 10 в корпусе 2 выполнен подводящий канал 11, сообщенный с приемной камерой 3, при этом подводящий и распределительный каналы 11 и 10 сообщены с колонной 1 труб в зоне установки золотниковой втулки 8, последняя установлена с возможностью возвратно-поступательного перемещения вдоль перепускного канала 7 и зафиксирована в своем верхнем положении посредством цанговых лепестков 9 и в стенке золотниковой втулки выполнены верхнее и нижнее перепускные отверстия, соответственно 12 и 13, причем возможность перемещения в нижнее положение предусмотрена при установке в золотниковой втулке 8 сбрасываемого клапана 14 с разделением при этом колонны 1 труб сбрасываемым клапаном 14 под давлением нагнетаемой рабочей жидкой среды на верхнюю и нижнюю зоны и через верхнее перепускное отверстие 12 распределительный канал 10 сообщен с верхней зоной колонны 1 труб, а через нижнее перепускное отверстие 13 подводящий канал 11 сообщен с нижней зоной колонны 1 труб. The downhole jet apparatus comprises a housing 2 mounted on a tubing string 1 and a receiving chamber 3 formed therein and a nozzle 4 and a mixing chamber 5 with a diffuser 6 located in the housing 2, and the tubing string 1 may be in communication with the hydraulic cavity of the packer (not shown in the drawing) mounted on a pipe string 1 below the jet apparatus. The receiving chamber 3, the nozzle 4 and the mixing chamber 5 with a diffuser 6 are placed in the housing 2 from the side of the outer surface of the pipe string 1. In the housing 2, the pipe string 1 is axisymmetrically connected to the last bypass channel 7 and has a spool sleeve 8 with collet petals 9 installed in it; below, from the entrance to the nozzle 4, in the housing 2 is made communicated simultaneously with the nozzle 4 and with a hydraulic cavity packer (if the packer is hydraulic) distribution channel 10, parallel to the distribution channel 10 in the housing 2 is made inlet channel 11, in communication with the receiving chamber 3, while the inlet and distribution channels 11 and 10 are in communication with the pipe string 1 in the zones installation of the spool sleeve 8, the latter is installed with the possibility of reciprocating movement along the bypass channel 7 and is fixed in its upper position by means of collet petals 9 and in the wall of the spool sleeve there are upper and lower bypass holes, respectively 12 and 13, and the possibility of moving to the lower position is provided for when a reset valve 14 is installed in the spool sleeve 8 with separation of the pipe string 1 by the reset valve 14 under the pressure of the injected working fluid distribution of the medium to the upper and lower zones and through the upper bypass hole 12, the distribution channel 10 is in communication with the upper zone of the pipe string 1, and through the lower bypass hole 13, the supply channel 11 is in communication with the lower zone of the pipe string 1.

Скважинный струйный аппарат работает следующим образом. Downhole inkjet apparatus operates as follows.

В случае, если вначале проводится работа по повышению производительности скважины золотниковая втулка 8 находится в своем верхнем положении и зафиксирована относительно колонны 1 труб с помощью цанговых лепестков 9. При этом колонна 1 труб не сообщена с распределительным каналом 10 и подводящим каналом 11. По колонне 1 труб в гидродинамическое устройство (на чертеже не показано), расположенное ниже струйного аппарата, подается рабочий агент, который, истекая из гидродинамического устройства, производит обработку призабойной зоны скважины. После окончания процесса обработки в колонну 1 труб спускается сбрасываемый клапан 14 и в колонну 1 труб подается под напором рабочая жидкая среда. Под действием рабочей жидкой среды сбрасываемый клапан 14 устанавливается в золотниковой втулке 8 и втулка 8 перемещается в свое нижнее положение в перепускном канале 7, при этом колонна 1 труб сбрасываемым клапаном 14 разделяется на верхнюю и нижнюю зоны и верхняя зона колонны 1 труб через верхнее перепускное отверстие втулки 8 сообщается с распределительным каналом 10, а нижняя зона колонны 1 труб через нижнее перепускное отверстие 13 сообщается с подводящим каналом 11, который в свою очередь сообщен с приемной камерой 3 струйного аппарата. В случае, если на колонне 1 труб ниже струйного аппарата установлен гидравлический пакер распределительный канал 7 сообщен с гидравлической полостью пакера. Таким образом, в результате перемещения золотниковой втулки 8 в нижнее положение струйный аппарат переходит в рабочее состояние. Рабочая жидкая среда по колонне 1 труб через верхнее перепускное отверстие 12 золотниковой втулки 8 поступает в распределительный канал 10, из которого жидкая рабочая среда поступает в гидравлическую полость пакера, что вызывает его установку и разделение затрубного пространства скважины на верхнюю и нижнюю зоны, и в сопло 4 струйного аппарата. Истекая из сопла 4, рабочая жидкая среда откачивает жидкую среду, либо жидкую среду с кольматирующими частицами из зоны скважины ниже пакера. В камере 5 смешения рабочая жидкая среда, смешиваясь с откачиваемой средой, передает ей часть своей кинетической энергии и сжимает откачиваемую среду. Далее смесь сред из камеры 5 смешения поступает в диффузор 6 и далее в затрубное пространство скважины выше пакера. По затрубному пространству скважины смесь сред подается на поверхность потребителю откачиваемой из скважины среды. If at the beginning work is carried out to increase the productivity of the well, the spool sleeve 8 is in its upper position and fixed relative to the pipe string 1 with collet petals 9. Moreover, the pipe string 1 is not connected to the distribution channel 10 and the supply channel 11. According to the column 1 pipes into a hydrodynamic device (not shown in the drawing) located below the jet apparatus, a working agent is supplied, which, flowing out of the hydrodynamic device, processes the bottom-hole zone of the well. After the treatment process is completed, a reset valve 14 is lowered into the pipe string 1 and a working fluid is supplied to the pipe string 1 under pressure. Under the action of the working fluid, the reset valve 14 is installed in the spool sleeve 8 and the sleeve 8 is moved to its lower position in the bypass channel 7, while the pipe string 1 with the reset valve 14 is divided into upper and lower zones and the upper zone of the pipe string 1 through the upper bypass hole the sleeve 8 communicates with the distribution channel 10, and the lower zone of the pipe string 1 through the lower bypass hole 13 communicates with the inlet channel 11, which in turn communicates with the receiving chamber 3 of the jet apparatus. If a hydraulic packer is installed on the pipe string 1 below the jet apparatus, the distribution channel 7 is in communication with the hydraulic cavity of the packer. Thus, as a result of moving the spool sleeve 8 to the lower position, the inkjet apparatus enters the operating state. The working liquid medium through the pipe string 1 through the upper bypass hole 12 of the spool sleeve 8 enters the distribution channel 10, from which the liquid working medium enters the hydraulic cavity of the packer, which causes it to be installed and the annulus of the well is divided into upper and lower zones, and into the nozzle 4 inkjet apparatus. Expiring from the nozzle 4, the working fluid is pumping out the liquid medium, or a liquid medium with clogging particles from the well zone below the packer. In the mixing chamber 5, the working liquid medium, mixing with the pumped medium, transfers part of its kinetic energy to it and compresses the pumped medium. Next, the mixture of media from the mixing chamber 5 enters the diffuser 6 and then into the annulus of the well above the packer. In the annulus of the well, a mixture of media is supplied to the surface of the medium pumped from the well to the consumer.

Данное изобретение может быть использовано для откачки различных жидких сред или сред с примесями твердых частиц (пульп) из скважин, а также может быть использована при ремонте и проведении профилактических работ на скважинах, например, в нефтедобывающей промышленности. This invention can be used for pumping various liquid media or media with impurities of solid particles (pulps) from wells, and can also be used in the repair and maintenance of wells, for example, in the oil industry.

Claims

A downhole jet apparatus comprising a housing mounted on a tubing string with a receiving chamber therein and a nozzle, a mixing chamber and a diffuser housed in the housing, and the tubing string communicating with a hydraulic cavity of a packer mounted on the tubing string, characterized in that the receiving chamber , the nozzle and the mixing chamber with the diffuser are placed in the casing from the side of the outer surface of the pipe string, in the housing axisymmetrically to the pipe string is made communicated with the last bypass channel and is installed in it a lotus sleeve with collet petals, below the distribution channel communicated simultaneously with the nozzle and with the hydraulic cavity of the packer, made at the lower side of the nozzle entrance to the nozzle; a supply channel parallel to the distribution channel in the housing is connected to the receiving chamber, while the supply and distribution channels communicate with the column pipes in the installation area of the spool sleeve, the latter is installed with the possibility of reciprocating movement along the bypass channel and is fixed in its upper By means of collet lobes and in the wall of the spool sleeve, the upper and lower bypass holes are made, and the possibility of moving to the lower position is provided when the reset valve is installed in the spool sleeve with the pipe string being separated by the reset valve under the pressure of the pumped working fluid into the upper and lower zones and through the upper bypass hole the distribution channel is in communication with the upper zone of the pipe string, and through the lower bypass hole the supply channel is in communication with izhney area of the pipe string.