СТАЦИОНАРНЫЙ СКВАЖИННЫЙ СТРУЙНЫЙ НАСОС

Стационарный скважинный струйный насос относится к струйной технике и может быть использован при эксплуатации газовых и газоконденсатных скважин.
Все известные технические решения, применяемые для осуществления взаимного перемешивания (обмена энергией) активного газа с потоком инжектируемой продукции с забоя скважин содержат в себе корпус, диффузор, камеру смешения, сопло, уплотнительные манжеты.
Известна скважинная насосная установка, содержащая подъемную трубу и установленный в ней при помощи верхней и нижней замковых опор корпус спускаемого струйного аппарата. С целью повышения надежности работы, корпус аппарата в зоне между опорами имеет кольцевую проточку, верхняя торцевая стенка которой имеет площадь поперечного сечения, превышающую площадь нижней торцовой стенки [см. авт.свид. СССР №898121, F04F 5/02, опубл. 15.01.1982].
Недостатком скважинной насосной установки является наличие замковых опор, так как в случае образования парафино-смолистых отложений в колонне насосно-компрессорных труб (далее - НКТ), подъем данной скважинной насосной установки затруднителен из-за их возможного заклинивания.
Известна скважинная насосная установка, содержащая подъемную трубу с циркуляционными каналами и расположенный в ней струйный аппарат. С целью повышения эффективности депарафинизации колонны подъемных труб и обеспечения возможности проверки их герметичности, в циркуляционных каналах расположены опрессовочные заглушки, а над струйным аппаратом и в стенке подъемной трубы установлены обратные клапаны [см. авт.свид. СССР №966323, F04F 5/02, опубл. 18.10.1982].
Недостатком скважинной насосной установки является вероятность отсутствия циркуляции теплоносителя, необходимого для депарафинизации колонны труб по причине закупорки их парафинами и соответственно заклинивания обратного клапана, установленного в стенке подъемной трубы.
Известна струйная скважинная установка, содержащая пакер и установленный на колонне труб струйный насос с корпусом, активным соплом, камерой смешения, диффузором и запорным элементом с седлом, причем седло запорного элемента выполнено в корпусе струйного насоса, а запорный элемент выполнен с осевым каналом. Корпус струйного насоса снабжен несколькими посадочными местами для установки заглушек или сопел с камерами смешения и диффузорами, запорный элемент выполнен в виде полого цилиндрического корпуса с кольцевыми уплотнительными манжетами со стороны внешней поверхности этого корпуса, а в цилиндрическом корпусе запорного элемента установлены верхний и нижний упорные элементы, между которыми размещены поочередно промежуточные упорные шайбы и эластичные прокладки, причем на торцевых поверхностях шайб выполнены выступы, высота которых составляет 0,1-0,3 высоты эластичной прокладки [см. патент РФ №2129672, F04F 5/02, опубл. 27.04.1999].
Недостатком данного устройства является невозможность проведения операции опрессовки колонны НКТ.
Известен вставной забойный струйный насос для подъема нефти из малопродуктивного горизонта за счет энергии высокопродуктивного. С целью подъема нефти вне зависимости от залегания продуктивных пластов и возможности регулирования подачи, он выполнен вставным, со сменным и различно компонуемым соплом, камерой смешения, диффузором и уплотнительными манжетами [см. авт.свид. СССР №156902, Е21В 41/00, опубл. 25.09.1963].
Недостатками вставного забойного струйного насоса являются невозможность опрессовки колонны НКТ, трудности при извлечении вставного насоса из корпуса, так как корпус струйного насоса выполнен сварным, не разъемным. К недостаткам устройства также можно отнести сложность его изготовления, так как конструкция устройства предполагает наличие трех посадочных мест под уплотнения для соблюдения условия соосности конструкции.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому устройству является извлекаемый струйный насос, включающий корпус с выполненными в нем отверстиями, обратный клапан, каналы подвода и отвода пассивной и активной сред, активное сопло, приемную камеру, камеру смешения, диффузор, цанговый механизм со срезным штифтом, устройство содержит распределитель потоков, выполненный с радиальными каналами и центральным каналом подвода активной среды, с периферийными осевыми каналами пассивной среды и с установленным в нем активным соплом, патрубок, соединяющий распределитель с камерой смешения, к которой присоединяется диффузор, и образующий приемную камеру, при этом верхняя часть струйного насоса состоит из кармана, штока и цанги, где карман, выполняющий функцию переходника и соединяющий диффузор со штоком, выполнен с радиальными отверстиями для выхода продукции скважины и проточкой для размещения цанги в рабочем состоянии и в момент извлечения струйного насоса, а шток, соединенный с цангой срезным штифтом, снабжен головкой для захвата ловильным инструментом, а также обратный клапан с седлом, размещенный во внутренней проточке регулятора потоков, соединенного с распределителем потоков [см. патент РФ №2362913, F04F 5/16, опубл. 27.07.2009].
Задачей полезной модели является создание устройства, позволяющего усовершенствовать функции аналогов при работе в условиях отложения парафина на стенках насосно-компрессорных труб, а также проводить операции опрессовки насосно-компрессорных труб без разгерметизации скважинного струйного насоса.
Поставленная задача в стационарном скважинном струйном насосе, включающем стационарный корпус с выполненными в нем отверстиями, активное сопло, распределитель потоков, выполненный с периферийными осевыми каналами и состоящий из сопла, соединенного с центральным каналом, рабочую вставку, состоящую из кармана с полостью смешанного потока, диффузора, камеры смешения, приемной камеры, патрубка, соединяющего камеру смешения и приемную камеру с распределителем потоков, решается тем, что стационарный скважинный струйный насос содержит извлекаемую вставку, установленную в верхней части стационарного корпуса внутри полости смешанного потока и состоящую из корпуса с уплотнительными манжетами, выполненного с проточками и внутренним отверстием, для возможности движения поршня, соединенного со штоком с захватной головкой, при этом на штоке располагается пружина. При этом стационарный корпус устройства выполнен разъемным, и в его нижней части находится распределитель потоков, соединенный с упорной втулкой, выполненной с каналом инжектируемого потока и оснащенной фильтром 20.
Стационарный скважинный струйный насос поясняется с помощью графических материалов, где на фиг.1 показан смонтированный на колонне НКТ стационарный скважинный струйный насос с извлекаемой вставкой, а на фиг.2 показан смонтированный на колонне НКТ стационарный скважинный струйный насос без извлекаемой вставки.
На колонне НКТ 1 смонтирован стационарный корпус скважинного струйного насоса 2 с рабочей вставкой и извлекаемой вставкой 3, соединенный с колонной НКТ 1 через переходник 4, а также пакер 5.
Стационарный скважинный струйный насос с извлекаемой вставкой 3 содержит стационарный корпус 2, выполненный из двух деталей с резьбовым соединением 6, спускаемый в скважину на колонне НКТ 1, с отверстиями 7 для соединения затрубного пространства с внутренней полостью герметично установленной в нем рабочей вставки, состоящей из кармана 8 с полостью смешанного потока 9, диффузора 10, камеры смешения 11, приемной камеры 12, патрубка 13, соединяющего камеру смешения 11 и приемную камеру 12 с распределителем потоков 14, состоящего из сопла 15, соединенного с центральным каналом 16, сообщающимся с отверстием 7. Распределитель потоков 14 выполнен с периферийными осевыми каналами 17 и соединен с упорной втулкой 18, выполненной с каналом инжектируемого потока 19 и оснащенной фильтром. Дополнительно стационарный скважинный струйный насос содержит извлекаемую вставку 3, состоящую из корпуса 21 с уплотнительными манжетами 22, выполненного с проточками 23 и внутренним отверстием 24, для возможности движения поршня 25, соединенного со штоком 26 с захватной головкой 27, при этом на штоке 26 располагается пружина 28. Извлекаемая вставка 3 установлена в верхней части стационарного корпуса 2 внутри полости смешанного потока 9.
Стационарный корпус герметизируют уплотнительными манжетами 29, 30, расположенными в области распределителя потоков 14.
Между стационарным корпусом 2 и переходником 4 установлено уплотнительное кольцо 31 для фиксации струйного насоса в скважине.
Стационарный скважинный струйный насос с извлекаемой вставкой работает следующим образом.
Принцип действия устройства основан на использовании энергии газа высокого давления, закачиваемого по затрубному пространству в насос, для подъема продукции скважины на поверхность и транспорта в систему сбора газа. Конструктивные особенности насоса заключаются в возможности спускать в скважину и поднимать извлекаемую вставку 3 с применением канатной техники, без подъема колонны НКТ.
Стационарный корпус 2 с рабочей вставкой и с установленной в нем извлекаемой вставкой 3, установленный на переходнике 4, спускают на колонне НКТ 1 совместно с пакером 5 на заданную глубину. Извлекаемую вставку 3 герметизируют в полости смешанного потока 9 кармана 8 рабочей вставки. Производят операцию опрессовки колонны НКТ, извлекаемую вставку 3 достают из стационарного корпуса 2 с помощью кабельного оборудования (на фиг.1 не показано). Зацепляют захватную головку 27 и приподнимают шток 26, который движется по внутреннему отверстию 24 извлекаемой вставки 3, при этом пружина 28 сжимается и поршень 25 открывает проточки 23 в корпусе 21, через которые происходит переток среды из колонны НКТ 1 под извлекаемую вставку 3. После чего извлекаемую вставку свободно извлекают из кармана 8 рабочей вставки.
Без извлекаемой вставки 3 стационарный скважинный струйный насос выполняет функции подъема продукции скважины на поверхность и транспорта в систему сбора газа.
Работа струйного насоса без извлекаемой вставки 3 описана ниже.
Активный газ высокого давления подается в затрубное пространство. Через отверстия 7 стационарного корпуса 2, центральный канал 16 распределителя потоков 14 и сопло 15 активный газ поступает в приемную камеру 12. При прохождении активного газа через сопло 15 в приемной камере 12 создается разрежение, передающееся через периферийные осевые каналы 17 распределителя потоков 14.
Пластовый флюид, поступающий из скважин через центральное отверстие 19, периферийные осевые каналы 17 распределителя потоков 14, приемную камеру 12, увлекается активным газом и поступает в камеру смешения 11, в которой происходит смешивание и энергообмен между взаимодействующими потоками. Далее смешанный поток поступает в диффузор 10, в котором за счет плавного замедления скорости потока, происходит рост давления - до величины, необходимой для подъема продукции на поверхность.
В условиях отложения парафина на стенках насосно-компрессорных труб производится периодическая промывка скважины, то есть подача реагента в колонну НКТ 1 с последующим перетоком по периферийным осевым каналам 17 распределителя потоков 14 и каналу инжектирумого потока 19, упорной втулки 18 в забой. Упорная втулка 18 выполнена с фильтром 20.
Стационарный корпус 2, выполненный с резьбой 6, позволяет без особых усилий извлекать рабочую вставку с возможностью замены сопла 15, камеры смешения 11, диффузора 10 в случае их износа.
Стационарный скважинный струйный насос успешно изготовлен специалистами филиала ООО «Газпром ВНИИГАЗ» в г.Ухта и внедрен на скважине №199 Вуктыльского нефтегазоконденсатного месторождения. В период использования устройства была получена положительная динамика по добыче газа, конденсата и воды.
Отказов и заклинивания при работе устройства в скважине не произошло, в процессе работы устройства отмечено сокращение времени на проведение операции опрессовки колонны НКТ.