RU2206803C1

RU2206803C1 - Bottom-hole jet-type plant for ultrasound stimulation of bed

Info

Publication number: RU2206803C1
Application number: RU2002106128A
Authority: RU
Inventors: Зиновий Дмитриевич Хоминец
Original assignee: Зиновий Дмитриевич Хоминец
Priority date: 2002-03-11
Filing date: 2002-03-11
Publication date: 2003-06-20

Abstract

FIELD: oil production. SUBSTANCE: plant includes receiver-converter of physical fields, tool for ultrasound stimulation of bed separable functional inserts and inlet funnel with tail, packer with central passage cut in it and jet-type pump mounted on pipe-string from beneath upwards. Body of jet-type pump houses active nozzle and mixing chamber, passage to supply active medium, passage to feed medium pumped from well and stepped flow passage with location seat between steps. Sealing unit is installed in turn in stepped flow passage, it can move along logging cable or wire above tip for connection of receiver-converter of physical fields or tool for ultrasonic stimulation of bed and separable functional inserts ( depression insert and insert to record curves of reconstruction of formation pressure ) in space of well above packer. Plant also has sampler and autonomous instrument. Tool for ultrasound stimulation of bed includes ultrasonic radiator that emits on two ultrasound frequencies and pressure transducer. EFFECT: increased inflow of extracted medium. 3 dwg

Description

Изобретение относится к области насосной техники, преимущественно к скважинным насосным установкам для добычи нефти из скважин. The invention relates to the field of pumping technology, mainly to downhole pumping units for oil production from wells.

Известна скважинная струйная установка, включающая установленный в скважине на колонне насосно-компрессорных труб струйный насос и размещенный ниже струйного насоса в колонне насосно-компрессорных труб геофизический прибор (см. RU 2059891 С1, F 04 F 5/02, 10.05.1996). A well-known jet installation including a jet pump installed in a well on a tubing string and a geophysical device located below the jet pump in a tubing string (see RU 2059891 C1, F 04 F 5/02, 05/10/1996).

Данная скважинная струйная установка позволяет проводить откачку из скважины различных добываемых сред, например нефти, с одновременной обработкой добываемой среды и прискважинной зоны пласта, однако в данной установке не предусмотрена возможность установки различных функциональных вставок, что в ряде случаев сужает область использования данной установки. This downhole jet installation allows pumping out various produced media, such as oil, from a well while processing the produced environment and the near-wellbore zone of the formation, however, this installation does not provide for the possibility of installing various functional inserts, which in some cases narrows the scope of use of this installation.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является скважинная струйная установка, содержащая пакер, колонну труб и струйный насос, в корпусе которого установлены активное сопло с камерой смешения и выполнен проходной канал с посадочным местом для установки герметизирующего узла с осевым каналом, при этом установка снабжена излучателем и приемником-преобразователем физических полей, размещенным со стороны входа в струйный насос откачиваемой из скважины среды и установленным на кабеле, пропущенном через осевой канал герметизирующего узла, канал подвода активной среды подключен к колонне труб выше сменной функциональной вставки, вход канала подвода откачиваемой среды струйного насоса подключен к колонне труб ниже сменной функциональной вставки, а выход струйного насоса подключен к затрубному пространству колонны труб (см. патент RU 2176336 С1, кл. F 04 F 5/02, 27.11.2001). The closest to the invention in technical essence and the achieved result is a downhole jet installation containing a packer, a pipe string and a jet pump, in the housing of which an active nozzle with a mixing chamber is installed and a passage through is made with a seat for installing a sealing unit with an axial channel, the installation is equipped with a transmitter and a receiver-converter of physical fields located on the input side of the jet pump of the medium pumped out of the well and mounted on the cable; m through the axial channel of the sealing unit, the supply channel of the active medium is connected to the pipe string above the removable functional insert, the input of the feed channel of the pumped medium of the jet pump is connected to the pipe string below the removable functional insert, and the output of the jet pump is connected to the annulus of the pipe string (see patent RU 2176336 C1, CL F 04 F 5/02, 11.27.2001).

Данная струйная установка позволяет проводить различные технологические операции в скважине ниже уровня установки струйного насоса, в том числе путем обработки продуктивного пласта с помощью химических реагентов и создания перепада давлений над и под функциональной вставкой. Однако данная установка не позволяет в полной мере использовать ее возможности, что связано с неоптимальными соотношениями размеров входящих в скважинную струйную установку элементов ее конструкции. This jet unit allows for various technological operations in the well below the level of the jet pump installation, including by treating the reservoir with chemicals and creating a pressure differential above and below the functional insert. However, this installation does not allow full use of its capabilities, which is associated with suboptimal aspect ratios of the elements of its structure included in the downhole jet installation.

Задачей, на решение которой направлено настоящее изобретение, является оптимизация размеров различных элементов конструкции установки и за счет этого повышение надежности и производительности работы скважинной струйной установки. The problem to which the present invention is directed is to optimize the sizes of various structural elements of the installation and thereby increase the reliability and productivity of a downhole jet installation.

Указанная задача решается за счет того, что скважинная струйная установка содержит приемник-преобразователь физических полей, прибор для ультразвукового воздействия на пласт, сменные функциональные вставки и смонтированные на колонне труб снизу вверх входную воронку с хвостовиком, пакер с выполненным в нем центральным каналом и струйный насос, в корпусе которого установлены активное сопло и камера смешения, а также выполнены канал подвода активной среды, канал подвода откачиваемой из скважины среды и ступенчатый проходной канал с посадочным местом между ступенями, при этом в ступенчатом проходном канале попеременно устанавливают герметизирующий узел, который подвижно размещен на каротажном кабеле или проволоке выше наконечника для подсоединения приемника-преобразователя физических полей или прибора для ультразвукового воздействия на пласт, и сменные функциональные вставки: депрессионную и вставку для записи кривых восстановления пластового давления в подпакерном пространстве скважины с пробоотборником и автономным прибором, при этом прибор для ультразвукового воздействия на пласт включает излучатель ультразвука, выполненный с возможностью излучения не менее чем 2 частот ультразвуковых колебаний, и датчик давления, диаметр D₂ ступенчатого проходного канала корпуса струйного насоса ниже посадочного места не менее чем на 1 мм больше диаметра D₁ прибора для ультразвукового воздействия на пласт, а диаметр D₃ центрального канала пакера не меньше диаметра D₂ ступенчатого проходного канала корпуса струйного насоса ниже посадочного места.This problem is solved due to the fact that the downhole jet installation contains a receiver-transducer of physical fields, a device for ultrasonic treatment of the formation, interchangeable functional inserts and an inlet funnel with a liner mounted on the pipe string from bottom to top, a packer with a central channel made in it and an jet pump in the casing of which an active nozzle and a mixing chamber are installed, as well as a channel for supplying an active medium, a channel for supplying a medium pumped from a well and a step-through passage with a daughter place between the steps, in this case, in the step passage channel, a sealing assembly is alternately installed, which is movably placed on the wireline or wire above the tip to connect the receiver-transducer of physical fields or the device for ultrasonic stimulation of the formation, and interchangeable functional inserts: depression and insert for recording curves of reservoir pressure recovery in the under-packer space of the well with a sampler and a stand-alone device, while the device is for ultrasonic of stimulation includes an ultrasound emitter configured to emit at least two frequencies of the ultrasonic vibration and pressure sensor, the diameter D ₂ the stepped passageway of the jet pump housing below the seat at least 1 mm larger than the diameter D ₁ of the device for ultrasonic treatment on the reservoir, and the diameter D _{3 of the} central channel of the packer is not less than the diameter D _{2 of the} stepped passage channel of the jet pump housing below the seat.

Анализ работы скважинной струйной установки показал, что надежность и производительность работы установки можно повысить путем выполнения различных элементов конструкции установки со строго определенными размерами. На предотвращение застревания спускаемых по колонне труб приборов, в частности прибора для ультразвукового воздействия на пласт, и обеспечение работы скважинной струйной установки без срыва ее работы направлено выполнение диаметра D₂ ступенчатого проходного канала корпуса струйного насоса ниже посадочного места не менее чем на 1,0 мм больше диаметра D₁ прибора для ультразвукового воздействия, а диаметр D₃ центрального канала пакера не меньше диаметра D₂ ступенчатого проходного канала корпуса струйного насоса ниже посадочного места. Было установлено, что при выполнении прибора для ультразвукового воздействия на пласт с наружным диаметром, менее чем на 1 мм отличающимся от диаметра ступенчатого проходного канала ниже посадочного места, не предотвращается его застревание, поскольку в процессе работы установки возможно попадание в зазор между прибором для ультразвукового воздействия и стенкой ступенчатого проходного канала кольматирующих частиц. В то же время указанный зазор должен быть таким, чтобы обеспечить возможность протекания по нему откачиваемой из скважины среды в процессе перемещения прибора для ультразвукового воздействия на пласт через ступенчатый проходной канал.An analysis of the operation of a downhole jet installation showed that the reliability and productivity of the installation can be improved by performing various structural elements of the installation with strictly defined dimensions. The diameter D _{2 of the} stepped passage channel of the jet pump body lower than the seat by at least 1.0 mm is aimed at preventing jamming of instruments that are lowered along the pipe string, in particular, a device for ultrasonic stimulation of the formation, and ensuring the operation of the downhole jet installation without interrupting its operation. more than the diameter D _{1 of the} device for ultrasonic exposure, and the diameter D _{3 of the} central channel of the packer is not less than the diameter D _{2 of the} stepped passage channel of the jet pump housing below the seat. It was found that when performing the device for ultrasonic treatment of the formation with an outer diameter less than 1 mm different from the diameter of the stepped passage channel below the seat, it is not prevented from getting stuck, since it is possible that the device may enter the gap between the device for ultrasonic treatment and the wall of the stepped passage channel of the clogging particles. At the same time, this gap should be such as to allow the medium pumped out of the well to flow through it during the movement of the device for ultrasonic treatment of the formation through a stepped passage channel.

Таким образом, достигнуто выполнение поставленной в изобретении задачи - оптимизация размеров элементов конструкции установки и за счет этого повышение надежности работы и производительности скважинной струйной установки. Thus, the achievement of the objective of the invention has been achieved - optimizing the size of the structural elements of the installation and thereby improving the reliability and performance of the downhole jet installation.

На фиг. 1 представлен продольный разрез описываемой скважинной струйной установки с герметизирующим узлом и приемником-преобразователем физическом полей, на фиг. 2 - продольный разрез установки с герметизирующим узлом и прибором для ультразвукового воздействия на пласт, на фиг.3 - продольный разрез установки со вставкой для регистрации кривой восстановления пластового давления. In FIG. 1 shows a longitudinal section of the described downhole jet installation with a sealing assembly and a receiver-transducer of physical fields, FIG. 2 is a longitudinal section of the installation with a sealing unit and a device for ultrasonic treatment of the formation; FIG. 3 is a longitudinal section of the installation with an insert for registering the recovery curve of the formation pressure.

Скважинная струйная установка содержит смонтированные на колонне труб 1 снизу вверх входную воронку 2 с хвостовиком 3, пакер 4 с выполненным в нем центральным каналом 5 и струйный насос 6, в корпусе 7 которого соосно установлены активное сопло 8 и камера смешения 9, а также выполнены канал подвода активной среды 10, канал 11 подвода откачиваемой из скважины среды и ступенчатый проходной канал 12 с посадочным местом 13 между ступенями, при этом в ступенчатом проходном канале 12 предусмотрена возможность установки герметизирующего узла 14, который подвижно размещен на каротажном кабеле или проволоке 15 выше наконечника 16 для подсоединения приемника-преобразователя физических полей 17, прибора 18 для ультразвукового воздействия на пласт и сменных функциональных вставок: депрессионной с автономным прибором и вставки для записи кривых восстановления пластового давления в подпакерном пространстве скважины 19 с пробоотборником 20 и автономным прибором 21. Прибор 18 для ультразвукового воздействия на пласт включает излучатель ультразвука, выполненный с возможностью излучения не менее 2 частот ультразвуковых колебаний, и датчик давления. Диаметр D₂ ступенчатого проходного канала 12 корпуса 7 струйного насоса 6 ниже посадочного места 13 не менее чем на 1 мм больше диаметра D₁ прибора 18 для ультразвукового воздействия на пласт. Диаметр D₃ центрального канала 5 пакера 4 меньше диаметра D₂ ступенчатого проходного канала 12 корпуса 7 струйного насоса 6 ниже посадочного места 13. Выход струйного насоса 6 подключен к затрубному пространству скважины (колонны труб 1), сопло 8 струйного насоса 6 через канал подвода активной среды 10 подключено к внутренней полости колонны труб 1 выше герметизирующего узла 14 и канал подвода откачиваемой из скважины среды 11 подключен к внутренней полости колонны труб 1 ниже герметизирующего узла 14. Функциональные вставки выполнены в верхней части с приспособлением 22 для их установки и извлечения из скважины.The downhole jet installation comprises an inlet funnel 2 with a liner 3 mounted on the pipe string 1 from bottom to top, a packer 4 with a central channel 5 made therein, and a jet pump 6, in the housing 7 of which the active nozzle 8 and mixing chamber 9 are coaxially mounted, and the channel is also made the supply of the active medium 10, the channel 11 for supplying the medium pumped out of the well and the step-by-step passage channel 12 with a seat 13 between the steps, while in the step-by-step passage channel 12 it is possible to install a sealing assembly 14, which under it is clearly placed on the wireline or wire 15 above the tip 16 for connecting the receiver-transducer of physical fields 17, an instrument 18 for ultrasonic stimulation of the formation and replaceable functional inserts: depressed with a stand-alone device and inserts for recording recovery curves of reservoir pressure in the under-well space of the well 19 s a sampler 20 and a stand-alone device 21. The device 18 for ultrasonic treatment of the formation includes an ultrasound emitter configured to emit at least 2 parts m ultrasonic vibration and pressure sensor. The diameter D _{2 of the} stepped passage channel 12 of the housing 7 of the jet pump 6 below the seat 13 is not less than 1 mm larger than the diameter D _{1 of the} device 18 for ultrasonic treatment of the formation. The diameter D _{3 of the} central channel 5 of the packer 4 is smaller than the diameter D _{2 of the} stepped passage channel 12 of the housing 7 of the jet pump 6 below the seat 13. The output of the jet pump 6 is connected to the annulus of the well (pipe string 1), the nozzle 8 of the jet pump 6 through the active feed channel medium 10 is connected to the inner cavity of the pipe string 1 above the sealing unit 14 and the channel for supplying pumped out of the well medium 11 is connected to the internal cavity of the pipe string 1 below the sealing unit 14. Functional inserts are made in the upper part and with a fixture 22 for installing and removing them from the well.

В скважине на колонне труб 1 устанавливают струйный насос 6 и размещенные ниже струйного насоса 6 пакер 4 и входную воронку 2 с хвостовиком 3. Затем проводят распакеровку пакера 4, что позволяет разъединить пространство скважины. Далее подсоединяют к наконечнику 16 кабеля или проволоки 15 приемник-преобразователь физических полей 17 и устанавливают на кабеле или проволоке 15 герметизирующий узел 14 с обеспечением возможности возвратно-поступательного движения каротажного кабеля или проволоки 15 и спускают эту сборку во внутреннюю полость колонны труб 1. В процессе спуска проводят фоновые замеры температуры и других физических полей от воронки 2 до забоя скважины. Затем подают жидкую рабочую среду в активное сопло 8 струйного насоса 6, что позволяет начать откачку струйным насосом 6 из подпакерной зоны скважины пластовой среды. Таким образом проводят дренирование продуктивного пласта 23 и очистку пласта 22 от фильтрата бурового раствора. Параметры в подпакерной зоне скважины контролируют с помощью приемника-преобразователя физических полей 17 и при этом поэтапно создают различные депрессии на пласт, регистрируют при каждой из них забойные давления, состав флюида, поступающего из продуктивного пласта, и дебит скважины. In the well, a jet pump 6 and a packer 4 and an inlet funnel 2 with a liner 3 are installed below the jet pump 6 in the pipe string 1. Then, the packer 4 is unpacked, which allows the well space to be separated. Next, the receiver-transducer of physical fields 17 is connected to the tip 16 of the cable or wire 15 and the sealing assembly 14 is mounted on the cable or wire 15 to allow the reciprocating movement of the wireline or wire 15 and this assembly is lowered into the internal cavity of the pipe string 1. In the process descent conduct background measurements of temperature and other physical fields from the funnel 2 to the bottom of the well. Then, the liquid working medium is fed into the active nozzle 8 of the jet pump 6, which allows pumping by the jet pump 6 to start from the sub-packer zone of the well of the formation medium. Thus, drainage of the producing formation 23 and cleaning of the formation 22 of the mud filtrate are carried out. The parameters in the sub-packer zone of the well are controlled using the receiver-transducer of the physical fields 17, and at the same time, various depressions on the formation are gradually created, bottom-hole pressures, the composition of the fluid coming from the reservoir, and the flow rate of the well are recorded.

Далее при работающем струйном насосе 6 при заданной величине депрессии на пласт 23 перемещают приемник-преобразователь физических полей 17 вдоль оси скважины в зоне продуктивного пласта 23 и проводят регистрацию профиля притока, параметров пластового флюида, забойного давления, а также изменения физических полей в пласте 23, при этом предусматривают возможность проведения указанной операции несколько раз как при указанной выше заданной величине депрессии на пласт 23, так и при другой величине депрессии на пласт 23. Потом прекращают подачу рабочей среды в струйный насос 6 и извлекают из скважины приемник-преобразователь физических полей 17 с каротажным кабелем или проволокой 15 и герметизирующим узлом 14. После этого к наконечнику 16 присоединяют вместо приемника-преобразователя физических полей 17 прибор 18 для ультразвукового воздействия на пласт 23 и производят спуск последнего в зону обрабатываемого продуктивного пласта 23, а герметизирующий узел 14 вновь устанавливают в проходном канале 12 на посадочное место 13. Прибор 18 для ультразвукового воздействия на пласт устанавливают напротив продуктивного пласта 23. Затем проводят с помощью излучателя ультразвука воздействие на продуктивный пласт 23 ультразвуковыми колебаниями, причем вначале проводят воздействие на неработающие пропластки, а затем на работающие пропластки. На каждый из пропластков воздействуют не менее чем двумя значениями частот ультразвуковых колебаний. Then, when the jet pump 6 is operating, at a given depression value, the receiver-converter of physical fields 17 is moved to the formation 23 along the axis of the well in the zone of the productive formation 23 and the inflow profile, parameters of the formation fluid, bottomhole pressure, as well as changes in physical fields in the formation 23 are recorded. at the same time, it is possible to carry out the indicated operation several times both with the above specified value of depression per layer 23 and with a different value of depression per layer 23. Then, the flow of eyes to the jet pump 6 and the receiver-transducer of physical fields 17 with a wireline or wire 15 and a sealing assembly 14 is removed from the well. After that, instead of the receiver-transducer of physical fields 17, a device 18 for ultrasonic treatment of formation 23 is connected to the tip 16 the descent of the latter into the zone of the treated reservoir 23, and the sealing assembly 14 is again installed in the passage channel 12 to the seat 13. The device 18 for ultrasonic treatment of the reservoir is installed on against the reservoir 23. Then, using an ultrasound emitter, the reservoir 23 is subjected to ultrasonic vibrations, and first, they influence the broken layers, and then the working layers. Each of the layers is affected by at least two frequencies of ultrasonic vibrations.

Во время ультразвукового воздействия на пропластки продуктивного пласта 23 оказывают гидродинамическое воздействие на продуктивный пласт 23 путем подачи жидкой среды в активное сопло 8 струйного насоса 6 по схеме: создание скачкообразной депрессии на пласт 23, поддержка этой депрессии, скачкообразное восстановление гидростатического давления жидкой среды на забое скважины и поддержка этого давления, причем время поддержки депрессии на пласт задают больше времени воздействия на пласт 23 гидростатического давления жидкой среды, а количество циклов гидродинамического воздействия на каждый пропласток пласта 23 в сочетании с ультразвуковым воздействием не менее 5. После завершения воздействия на каждый пропласток пласта 23 ультразвуковыми колебаниями с гидродинамическим воздействием проводят контрольный замер дебита скважины при работающем струйном насосе 6. После завершения воздействия на весь пласт 23 ультразвуковыми колебаниями в сочетании с гидродинамическим воздействием извлекают прибор 18 для ультразвукового воздействия на пласт на поверхность, проводят гидродинамические и геофизические исследования скважины с использованием струйного насоса 6 и сменных функциональных вставок, после чего извлекают сборку со струйным насосом 6 на поверхность и проводят мероприятия по запуску скважины в работу. During ultrasonic treatment, the interlayers of the reservoir 23 exert a hydrodynamic effect on the reservoir 23 by supplying a liquid medium to the active nozzle 8 of the jet pump 6 according to the following scheme: creating a spasmodic depression on the reservoir 23, supporting this depression, spasmodic restoration of the hydrostatic pressure of the liquid medium in the bottom of the well and support of this pressure, and the time of support of depression on the formation sets more time for exposure to the formation 23 of the hydrostatic pressure of the liquid medium, and in cycles of hydrodynamic effects on each layer of formation 23 in combination with ultrasonic treatment of at least 5. After exposure to each layer of formation 23 is completed by ultrasonic vibrations with hydrodynamic effects, a control measurement of the flow rate of the well is carried out with a jet pump 6. After completion of the treatment of the entire formation 23 with ultrasonic oscillations in combination with hydrodynamic effects remove the device 18 for ultrasonic treatment of the formation on the surface, conduct hydrodynamics physical and geophysical studies of the well using a jet pump 6 and interchangeable functional inserts, after which the assembly with the jet pump 6 is removed to the surface and measures are taken to put the well into operation.

Настоящее изобретение может быть использовано в нефтедобывающей и горной промышленности при испытании и интенсификации притока нефтегазовых скважин на этапе их бурения или восстановления. The present invention can be used in the oil and mining industries in testing and stimulating the influx of oil and gas wells at the stage of drilling or restoration.

Claims

A downhole jet installation containing a receiver-transducer of physical fields, an instrument for ultrasonic stimulation of the formation, interchangeable functional inserts and an inlet funnel with a liner mounted on the pipe string from bottom to top, a packer with a central channel made in it and an jet pump in whose body an active the nozzle and mixing chamber, as well as the channel for supplying the active medium, the channel for supplying the medium pumped out from the well and a step-through passage with a seat between the steps, are made, a stepped passage channel alternately installs a sealing assembly that is movably placed on a logging cable or wire above the tip for connecting a receiver-transducer of physical fields or an instrument for ultrasonic stimulation of the formation, and interchangeable functional inserts: a depression and an insert for recording recovery curves of reservoir pressure in the under-packer space wells with a sampler and a stand-alone device, while the device for ultrasonic treatment of the formation includes emitting l ultrasound configured to emit at least two frequencies of ultrasonic vibrations and pressure sensor, the diameter D ₂ the stepped passageway of the jet pump housing below the seat at least 1 mm larger than the diameter D ₁ of the device for ultazvukovogo stimulation, and the diameter D ₃ the central channel of the packer is not less than the diameter D ₂ , the stepped passage channel of the jet pump housing is lower than the seat.