СКВАЖИННАЯ СТРУЙНАЯ УСТАНОВКА ДЛЯ ГИДРОРАЗРЫВА ПЛАСТОВ И ОСВОЕНИЯ СКВАЖИН
BOREHOLE JETTING UNIT FOR HYDROFRAC AND WELL TESTS

Изобретение относится к области насосной техники, преимущественно к скважинным струйным установкам для гидроразрыва пласта, испытания и освоения скважин.
Известна скважинная струйная установка, содержащая колонну труб со струйным насосом и пакером с возможностью прокачки жидкой рабочей среды через струйный насос (см. RU 2059891 C1, F04F 5/02, 10.05.1996).
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 возможности проведения работ по исследованию скважины ограничены, что в ряде случаев сужает область использования данной установки.
Наиболее близкой к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является скважинная струйная установка, содержащая смонтированный на колонне труб струйной насос и пакер, причем в корпусе струйного насоса соосно установлены активное сопло и камера смешения с диффузором, а также выполнены сужающийся сверху вниз ступенчатый проходной канал с посадочным местом между ступенями, канал подвода откачиваемой из скважины среды, сообщенный выше посадочного места со ступенчатым проходным каналом, и канал подвода активной рабочей среды, сообщенный со стороны выхода из него с активным соплом и со стороны входа в него с затрубным пространством колонны труб выше пакера, при этом ступенчатый проходной канал выполнен соосно колонне труб и сообщен с ней, канал подвода активной рабочей среды выполнен с обратным клапаном, в ступенчатом проходном канале предусмотрена возможность установки герметизирующего узла для пропуска через него каротажного кабеля (см. патент RU 2329409, кл. F04F 5/54, 20.07.2008).
Данная установка позволяет проводить различные технологические операции в скважине ниже уровня установки струйного насоса, в том числе путем снижения перепада давлений над и под герметизирующим узлом. Однако данная установка не позволяет в полной мере использовать ее возможности, что связано с невозможностью проведения ремонтных работ в скважине, в частности промывки забоя скважины от проппантовых пробок в режиме депрессии, что требует использования колонны гибких труб (колтюбинга) и азотной установки.
Задачей, на решение которой направлено настоящее изобретение, является организация работ по проведению гидрозрыва пластов и промывки забоя скважины от проппантовых пробок в режиме депрессии без использования дополнительного наземного и скважинного оборудования.
Техническим результатом, на достижение которого направлено настоящее изобретение, является сокращение времени и повышение качества работы скважинной струйной установки при проведении гидроразрыва пластов, испытании и освоении скважины и расширение ее функциональных возможностей.
Поставленная задача решается, а технический результат достигается за счет того, что скважинная струйная установка содержит смонтированный на колонне труб с входной воронкой струйной насос и пакер, причем в корпусе струйного насоса соосно установлены активное сопло и камера смешения с диффузором, а также выполнены сужающийся сверху вниз ступенчатый проходной канал с посадочным местом между ступенями, канал подвода откачиваемой из скважины среды, сообщенный выше посадочного места со ступенчатым проходным каналом, и канал подвода активной рабочей среды, сообщенный со стороны выхода из него с активным соплом, а со стороны входа в него - с затрубным пространством колонны труб выше пакера, при этом ступенчатый проходной канал выполнен соосно колонне труб и сообщен с ней, канал подвода активной рабочей среды выполнен с обратным клапаном, который прижат пружиной к седлу, в ступенчатом проходном канале предусмотрена возможность установки герметизирующего узла, который выполнен в виде полого цилиндрического корпуса, в полости которого размещен уплотнительный элемент с осевым каналом для пропуска через него сборки из гладкостенных труб, которая подвешена на каротажном кабеле, при этом верхний конец сборки из гладкостенных труб расположен выше корпуса струйного насоса, а нижний конец - ниже входной воронки, сборка из гладкостенных труб состоит из двух частей: верхней и нижней, причем верхняя часть сборки из гладкостенных труб пропущена через осевой канал расположенного на ней герметизирующего узла, а на нижней части сборки из гладкостенных труб смонтированы снизу вверх: коронка для разрушения проппантовой пробки и уплотнительная манжета, которая расположена в колонне труб ниже корпуса струйного насоса и выполненная с возможностью скольжения внутри колонны труб, причем в стенке гладкостенной трубы над уплотнительной манжетой выполнено технологическое отверстие, а длина сборки из гладкостенных труб не менее, чем на 1 метр больше расстояния от забоя скважины до посадочного места в ступенчатом проходном канале струйного насоса.
На чертеже схематически показана скважинная струйная установка. Скважинная струйная установка содержит смонтированный на колонне труб 1 с входной воронкой 2 струйной насос 3 и пакер 4. В корпусе 5 струйного насоса 3 соосно установлены активное сопло 6 и камера смешения 7 с диффузором 8, а также выполнены сужающийся сверху вниз ступенчатый проходной канал 9 с посадочным местом 10 между ступенями, канал 11 подвода откачиваемой из скважины среды, сообщенный выше посадочного места 10 со ступенчатым проходным каналом 9, и канал 12 подвода активной рабочей среды, сообщенный со стороны выхода из него с активным соплом 6 и со стороны входа в него с затрубным пространством колонны труб 1 выше пакера 4. Ступенчатый проходной канал 9 выполнен соосно колонне труб 1 и сообщен с ней. Канал 12 подвода активной рабочей среды выполнен с обратным клапаном 13, который прижат пружиной 14 к седлу 15. В ступенчатом проходном канале 9 предусмотрена возможность установки герметизирующего узла 16, который выполнен в виде полого цилиндрического корпуса, в полости которого размещен уплотнительный элемент 29 с осевым каналом 17 для пропуска через него сборки из гладкостенных труб 18, которая подвешена на каротажном кабеле 19. Верхний конец 20 сборки из гладкостенных труб 18 расположен выше корпуса 5 струйного насоса 3, а нижний конец 21 сборки - ниже входной воронки 2. Сборка из гладкостенных труб 18 состоит из двух частей: верхней 22 и нижней 23, причем верхняя часть 22 сборки из гладкостенных труб 18 пропущена через осевой канал 17 расположенного на ней герметизирующего узла 16, а на нижней части 23 сборки из гладкостенных труб 18 смонтированы снизу вверх: коронка 24 для разрушения проппантовой пробки 30 и уплотнительная манжета 25, которая расположена в колонне труб 1 ниже корпуса 5 струйного насоса 3 и выполненная с возможностью скольжения внутри колонны труб 1, причем в стенке гладкостенной трубы 18 над уплотнительной манжетой 25 выполнено технологическое отверстие 26, а длина сборки из гладкостенных труб 18 не менее, чем на 1 метр больше расстояния от забоя 27 скважины до посадочного места 10 в ступенчатом проходном канале 9 струйного насоса 3.
Работа скважинной струйной установки осуществляется следующим образом.
Спускают в скважину до ее устья на колонне труб 1 установку, состоящую из входной воронки 2, пакера 4 и струйного насоса 3. Устанавливают пакер 4 выше кровли продуктивного пласта 28 и проводят его распакеровку. Через колонну труб 1, струйный насос 3 и входную воронку проводят гидроразрыв продуктивного пласта 28. Затем на каротажном кабеле 19 спускают сборку гладкостенных труб 18. Герметизирующий узел 16 устанавливают на посадочном месте 10 ступенчатого проходного канала 9 струйного насоса 3, а сборку гладкостенных труб 18 спускают вниз до контакта режущей кромки коронки 24 с поверхностью проппантовой пробки 30. По межтрубному пространству под давлением подают рабочий агент на активное сопло 6 струйного насоса 3 и проводят дренирование продуктивного пласта 28 от жидкости гидроразрыва, незакрепленного проппанта и пластового флюида. Жидкость гидроразрыва пласта с незакрепленным проппантом и пластовым флюидом поступают через коронку 24 во внутрь гладкостенных труб 18, движутся по ним вверх, далее через технологическое отверствие 26 попадают в межтрубное пространство между гладкостенными трубами 18 и внутренней полостью участка колонны труб 1 над уплотнительный манжетой 25, и по нему попадают в канал 11 подвода откачиваемой из скважины среды струйного насоса 3 и далее в камеру смешения 7 и диффузор 8 струйного насоса 3 и из последнего под действием струи из активного сопла 6 по внутренней полости колонны труб 1 над струйным насосом 3 выносятся на поверхность. При этом уплотнительная манжета 25 перекрывает межтрубное пространство между внешней поверхностью гладкостенных труб 18 и внутренними стенками колонны труб 1 ниже технологического отверстия 26 и препятствует подъему по нему откачиваемой из скважины среды. Одновременно идет разрушение проппантовой пробки и вынос проппанта из нее на поверхность, т.к. коронка 24 под давлением сборки гладкостенных труб 18 разрыхляет проппантовую пробку и проппант из нее увлекается откачиваемой из скважины средой и вместе с ней выносится на поверхность. По мере разрушения проппантовой пробки с помощью каротажного кабеля 19 сборка гладкостенных труб 18 опускается вниз таким образом, чтобы коронка 24 постоянно находилась в контакте с поверхностью проппантовой пробки, высота которой в скважине постепенно уменьшается по мере дренирования продуктивного пласта 28. И так до полной ее ликвидации. После ликвидации проппантовой пробки с помощью каротажного кабеля 19 проводят извлечение сборки гладкостенных труб 18 и проводят другие регламентные работы, используя другие функциональные вставки струйного насоса 3, в частности регистрацию профиля притока, регистрацию кривой восстановления пластового давления под пакером и т.п.
Настоящее изобретение может быть использовано в нефтегазодобывающей промышленности при освоении нефтегазовых скважин после бурения или при их капитальном ремонте.