RU2188970C1

RU2188970C1 - Downhole jet plant

Info

Publication number: RU2188970C1
Application number: RU2001108895/06A
Authority: RU
Inventors: Зиновий Дмитриевич Хоминец
Original assignee: Зиновий Дмитриевич Хоминец
Priority date: 2001-04-05
Filing date: 2001-04-05
Publication date: 2002-09-10
Also published as: UA73396C2; CA2438877C; WO2002081928A1; CN1279287C; CN1500185A; US20040071557A1; EA200300757A1; EA004564B1; CA2438877A1

Abstract

FIELD: oil recovery from wells. SUBSTANCE: downhole jet plant has packer, pipe string with support in which bypass windows are made, jet pump installed in casing on said support. Casing accommodates channel for supply of active medium to jet pump nozzle, channel for supply of medium pumped out of well, and channel for withdrawal of media mixture from jet pump. Installed in casing above channel for supply of pumped out medium and connected with it is conveying channel with mounting place for installation of sealing unit. Sealing unit has axial channel for passage of cable through said channel and channel of supply of pumped-out medium. Cable is used for installation with its help of instruments and other equipment in well below jet pump for their motion along wellbore with operating or idling jet pump. Channel for supply of active medium to nozzle of jet pump is communicated with bypass windows and through them with space surrounding pipe string. Channel for withdrawal of media mixture from jet pump is communicated with interval cavity of pipes above jet pump. Conveying channel accommodates appliance for supply to well and withdrawal from it of casing with jet pump. Appliance shuts off the conveying channel. Lower part of jet pump casing has a hole with thread for connection with autonomous measuring instrument. Outer diameter D of jet pump casing is less than minimum inner diameter D1 of pipe string at least by 1.0 mm. Diameter D2 of axial channel of sealing unit is larger than cable diameter D3 at least by 0.01 mm. Diameter D4 of channel for supply of pumped out medium is larger than cable diameter D3 at least by 2 mm. Installed on jet pump casing are packing rings and fixing mechanism. EFFECT: higher reliability. 2 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 установка позволяет проводить откачку из скважины различных добываемых сред, например нефти, с одновременной обработкой добываемой среды и прискважинной зоны пласта, однако в данной установке предусмотрена подача рабочей среды в сопло струйного аппарата по колонне труб, что в ряде случаев сужает область использования данной установки. This installation allows pumping various produced media, such as oil, from the well while processing the produced medium and the near-wellbore zone of the formation, however, this installation provides for the supply of the working medium to the nozzle of the jet apparatus through a pipe string, which in some cases narrows the scope of use of this installation.

Наиболее близкой к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является скважинная струйная установка, содержащая пакер, колонну труб с опорой, в которой выполнены перепускные окна и на которой установлен в корпусе струйный насос, при этом в корпусе выполнены канал подвода активной среды в сопло струйного насоса, канал подвода в струйный насос откачиваемой из скважины среды и канал отвода смеси сред из струйного насоса, а в корпусе над каналом подвода откачиваемой среды выполнен сообщенный с последним проходной канал с посадочным местом для установки узла герметизации, и в узле герметизации выполнен осевой канал с возможностью пропуска через него и канал подвода откачиваемой среды кабеля для установки на нем в скважине ниже струйного насоса приборов и оборудования с возможностью перемещения их вдоль ствола скважины при работающем или не работающем струйном насосе (см. RU, патент 2143597, МПК 6 F 04 F 5/02, 27.12.1999). The closest to the invention in technical essence and the achieved result is a downhole jet installation containing a packer, a pipe string with a support, in which bypass windows are made and on which the jet pump is installed in the housing, while the channel for supplying the active medium to the jet pump nozzle is made in the housing , a channel for supplying a medium pumped out from the well to the jet pump and a channel for discharging a mixture of media from the jet pump, and a channel communicated with the last passage channel is made in the housing above the channel for supplying the pumped medium a seat for the installation of the sealing unit, and in the sealing unit, an axial channel is made with the possibility of passing through it and the channel for supplying a pumped medium of the cable for installation of devices and equipment on it in the well below the jet pump with the possibility of moving them along the wellbore with the jet working or not working pump (see RU, patent 2143597, IPC 6 F 04 F 5/02, 12/27/1999).

Данная струйная 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 неоптимальными соотношениями размеров различных элементов конструкции скважинной струйной установки и неоптимальным для выполнения ряда задач расположением в корпусе струйного насоса. This jet installation allows for various technological operations in the well below the installation level of the jet pump, including by reducing the pressure drop above and below the sealing unit. However, this installation does not allow to fully use its capabilities, which is associated with non-optimal size ratios of various structural elements of the downhole jet installation and the location of the jet pump in the housing which is not optimal for a number of tasks.

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

Указанная задача решается за счет того, что скважинная струйная установка содержит пакер, колонну труб с опорой, в которой выполнены перепускные окна и на которой установлен в корпусе струйный насос, при этом в корпусе выполнены канал подвода активной среды в сопло струйного насоса, канал подвода в струйный насос откачиваемой из скважины среды и канал отвода смеси сред из струйного насоса, а в корпусе над каналом подвода откачиваемой среды выполнен сообщенный с последним проходной канал с посадочным местом для установки узла герметизации, и в узле герметизации выполнен осевой канал с возможностью пропуска через него и канал подвода откачиваемой среды кабеля для установки на нем в скважине ниже струйного насоса приборов и оборудования с возможностью перемещения их вдоль ствола скважины при работающем или не работающем струйном насосе, причем канал подвода активной среды в сопло струйного насоса сообщен с перепускными окнами и через последние - с окружающим колонну труб пространством, канал отвода смеси сред из струйного насоса сообщен с внутренней полостью труб выше струйного насоса, проходной канал выполнен с возможностью установки в нем, с перекрытием проходного канала, приспособления для доставки в скважину и извлечения из нее корпуса со струйным насосом, а в нижней части корпуса струйного насоса выполнено отверстие с резьбой для присоединения к корпусу автономного измерительного оборудования, при этом наружный диаметр корпуса струйного насоса (D) не менее чем на 1,0 мм меньше наименьшего внутреннего диаметра (D₁) колонны труб, диаметр (D₂) осевого канала герметизирующего узла не менее чем на 0,01 мм больше диаметра (D₃) кабеля, а диаметр (D₄) канала подвода откачиваемой среды не менее чем на 2 мм больше диаметра D₃ кабеля, причем на корпусе струйного насоса установлены уплотнительные кольца и фиксирующий механизм.This problem is solved due to the fact that the downhole jet installation contains a packer, a pipe string with a support, in which overflow windows are made and on which the jet pump is installed in the housing, while the active medium supply channel to the jet pump nozzle and the supply channel to the jet pump of the medium pumped out from the well and the channel for withdrawing the mixture of media from the jet pump, and in the housing above the channel for supplying the pumped medium, the passage channel communicated with the last is made with a seat for installing the sealing unit , and in the sealing unit, an axial channel is made with the possibility of passing through it and the channel for supplying the pumped-out medium of the cable for installing devices and equipment on it in the well below the jet pump with the possibility of moving them along the wellbore with the jet pump working or not working, and the feed channel is active the medium into the nozzle of the jet pump is in communication with the bypass windows and through the latter with the space surrounding the pipe string, the channel for discharging the mixture of media from the jet pump is communicated with an internal cavity of the pipe above a pump, the passage channel is made with the possibility of installing in it, with the passage channel blocked, a device for delivering to the well and removing from it a body with a jet pump, and a hole with a thread is made in the lower part of the body of the jet pump for connecting autonomous measuring equipment to the body, wherein the outer diameter of the jet pump housing (D) is not less than 1.0 mm smaller than the smallest inner diameter (D ₁₎ of the tubing diameter (D ₂₎ of the axial passage of the sealing assembly is not less than 0.01 mm bol Chez diameter (D ₃₎ of the cable, and the diameter (D ₄₎ for supplying pumped medium channel at least 2 mm larger than the diameter D ₃ of the cable, and on jet pump body installed sealing ring and the locking mechanism.

Анализ работы скважинной струйной установки показал, что надежность работы установки можно повысить путем более оптимального расположения в корпусе струйного насоса и выполнения различных элементов конструкции установки со строго определенными размерами. В частности было установлено, что диаметр канала подвода откачиваемой среды не может быть выбран произвольно. Это связано с тем, что излишне большой диаметр каналов приводит к снижению прочности установки, а излишне маленький диаметр этих каналов приводит к снижению производительности струйного насоса. В этой связи было установлено, что выполнение диаметра канала подвода откачиваемой среды не менее чем на 2 мм больше диаметра кабеля позволяет пропустить в струйный насос максимально возможное по производительности струйного насоса количество откачиваемой из скважины среды с минимальными гидравлическими потерями. Что касается верхнего предела, то он определяется прочностными характеристиками конструкции струйного насоса и в первую очередь корпуса струйного насоса. В каждом конкретном случае эта величина определяется индивидуально. В ходе работы установки проводится исследование различных режимов скважины. Приходится устанавливать и снимать корпус со струйным насосом в колонне труб. Было установлено, что целесообразно выполнять диаметр корпуса струйного насоса не менее чем на 1,0 мм меньше наименьшего внутреннего диаметра колонны труб, причем на корпусе струйного насоса устанавливают уплотнительные кольца и механизм, который фиксирует положение корпуса струйного насоса в скважине относительно опоры. В результате предотвращается возможное застревание корпуса в колонне труб и обеспечивается предотвращение перетекания среды из пространства над корпусом в подпакерное пространство скважины. Как указано выше, в процессе работы установки необходимо перемещать на кабеле приборы и оборудование вдоль скважины и в то же время необходимо минимизировать перетекание среды через осевой канал герметизирующего узла. Этого удалось добиться при выполнении диаметра осевого канала в герметизирующем узле не менее чем на 0,01 мм больше диаметра кабеля, на котором установлены приборы и оборудование. Выполнение в нижней части корпуса струйного насоса отверстия с резьбой позволяет установить на корпусе различное автономно работающее измерительное оборудование и за счет этого предоставляется возможность расширить диапазон проводимых в скважине исследований. Analysis of the operation of a downhole jet installation showed that the reliability of the installation can be improved by a more optimal location in the housing of the jet pump and the implementation of various structural elements of the installation with strictly defined dimensions. In particular, it was found that the diameter of the channel for supplying a pumped medium cannot be arbitrarily selected. This is due to the fact that an excessively large diameter of the channels leads to a decrease in the strength of the installation, and an excessively small diameter of these channels leads to a decrease in the productivity of the jet pump. In this regard, it was found that the implementation of the diameter of the channel for supplying the pumped-out medium is not less than 2 mm larger than the diameter of the cable allows to let the maximum possible amount of medium pumped out of the well with minimal hydraulic losses into the jet pump. As for the upper limit, it is determined by the strength characteristics of the design of the jet pump and, first of all, the housing of the jet pump. In each case, this value is determined individually. During the operation of the installation, a study of various well conditions is carried out. It is necessary to install and remove the housing with the jet pump in the pipe string. It was found that it is advisable to carry out the diameter of the jet pump body not less than 1.0 mm less than the smallest inner diameter of the pipe string, moreover, o-rings and a mechanism are installed on the jet pump body, which fixes the position of the jet pump body in the well relative to the support. As a result, possible jamming of the body in the pipe string is prevented and the medium is prevented from flowing from the space above the body into the sub-packer space of the well. As indicated above, during the operation of the installation, it is necessary to move instruments and equipment along the well along the cable and at the same time it is necessary to minimize the flow of medium through the axial channel of the sealing unit. This was achieved when the diameter of the axial channel in the sealing assembly was not less than 0.01 mm larger than the diameter of the cable on which the instruments and equipment are installed. The execution of a threaded hole in the lower part of the jet pump housing makes it possible to install various autonomously working measuring equipment on the housing, and due to this, it is possible to expand the range of studies conducted in the well.

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

На фиг.1 представлен продольный разрез скважинной струйной установки, на фиг. 2 представлен продольный разрез скважинной струйной установки с установленным вместо герметизирующего узла приспособлением доставки в скважину и извлечения из нее корпуса со струйным насосом. Figure 1 shows a longitudinal section of a downhole jet unit; 2 shows a longitudinal section of a well jet device with a device for delivering and removing a body with a jet pump from the well instead of the sealing assembly.

Скважинная струйная установка содержит пакер 1, колонну труб 2 с опорой 3, в которой выполнены перепускные окна 4 и на которой установлен в корпусе 5 струйный насос 6, при этом в корпусе 5 выполнены сообщенный с перепускными окнами 4 канал 7 подвода активной среды в сопло 8 струйного насоса 6 из окружающего колонну труб 2 пространства, канал 9 подвода в струйный насос 6 откачиваемой из скважины среды и канал 10 отвода смеси сред из струйного насоса 6 во внутреннюю полость труб 2 выше струйного насоса 6, а в корпусе 5 над каналом 9 подвода откачиваемой среды выполнен сообщенный с ним проходной канал 11 с посадочным местом 12 для установки узла герметизации 13, и в узле герметизации 13 выполнен осевой канал 14 с возможностью пропуска через него и канал 9 подвода откачиваемой среды кабеля 15 для установки на нем в скважине ниже струйного насоса 6 приборов и оборудования 16 с возможностью перемещения их вдоль ствола скважины при работающем или не работающем струйном насосе 6. Проходной канал 11 выполнен с возможностью установки в нем, с перекрытием проходного канала 11, приспособления 17 для доставки в скважину и извлечения из нее корпуса 5 со струйным насосом 6, а в нижней части корпуса 5 струйного насоса 6 выполнено отверстие 18 с резьбой для присоединения к корпусу 5 автономного измерительного оборудования 21, при этом наружный диаметр корпуса 5 струйного насоса 6 (D) не менее чем на 1,0 мм меньше наименьшего внутреннего диаметра (D₁) колонны труб 2, диаметр (D₂) осевого канала 14 герметизирующего узла 13 не менее чем на 0,01 мм больше диаметра (D₃) кабеля 15, а диаметр (D₄) канала 9 подвода откачиваемой среды не менее чем на 2 мм больше диаметра (D₃) кабеля 15, причем на корпусе 5 струйного насоса 6 установлены уплотнительные кольца 19 и фиксирующий механизм 20.The downhole jet installation comprises a packer 1, a pipe string 2 with a support 3, in which bypass windows 4 are made and on which a jet pump 6 is mounted in the housing 5, while in the housing 5 a channel 7 for supplying an active medium to the nozzle 8 connected with the bypass windows 4 is made the jet pump 6 from the space surrounding the pipe string 2, the channel 9 for supplying the fluid pumped from the well to the jet pump 6 and the channel 10 for discharging the mixture of media from the jet pump 6 into the internal cavity of the pipes 2 above the jet pump 6, and in the housing 5 above the channel 9 for pumping wed The passage channel 11 connected with it was made with a seat 12 for installing the sealing unit 13, and in the sealing unit 13 the axial channel 14 was made with the possibility of passing through it and the channel 9 for supplying the pumped medium of the cable 15 for installation on it in the well below the jet pump 6 instruments and equipment 16 with the possibility of moving them along the wellbore with a working or not working jet pump 6. The passage channel 11 is configured to install, with the passage channel 11 blocked, the device 17 for delivery to the importance and removing from it the housing 5 with the jet pump 6, and in the lower part of the housing 5 of the jet pump 6 a hole 18 is made with a thread for connecting to the housing 5 of the autonomous measuring equipment 21, while the outer diameter of the housing 5 of the jet pump 6 (D) is not less less than 1.0 mm less than the smallest inner diameter (D ₁ ) of the pipe string 2, the diameter (D ₂ ) of the axial channel 14 of the sealing assembly 13 is no less than 0.01 mm larger than the diameter (D ₃ ) of the cable 15, and the diameter (D ₄ ) channel 9 for supplying a pumped-out medium is not less than 2 mm larger than the diameter (D ₃ ) of cable 15 moreover, on the housing 5 of the jet pump 6, the sealing rings 19 and the locking mechanism 20 are installed.

Колонну труб 2 с пакером 1 и опорой 3 опускают в скважину и располагают пакер 1 над продуктивным пластом. Приводят пакер 1 в рабочее положение, разобщая окружающее колонну труб 2 пространство скважины. На кабеле 15 спускают в колонну труб 2 корпус 5 со струйным насосом 6 и герметизирующим узлом 13 и размещенные ниже корпуса 6 на кабеле 15 приборы и оборудование. Фиксируют в опоре 3 корпус 5 со струйным насосом 6 посредством фиксирующего механизма 20. В окружающее колонну труб 2 затрубное пространство закачивают рабочую среду, например воду, солевой раствор, нефть и др. Из затрубного пространства рабочая среда поступает через окна 4 и канал 7 в активное сопло 8 струйного насоса 6. В течение нескольких секунд после прокачки рабочей среды через активное сопло 8 на выходе из него формируется устойчивая струя, которая, истекая из сопла 8, увлекает в струйный насос 6 окружающую ее среду, что вызывает снижение давления сначала в канале 9 подвода откачиваемой среды, а затем и в подпакерном пространстве скважины, создавая депрессию на продуктивный пласт. Величина снижения давления зависит от скорости прохождения рабочей среды через активное сопло 8, которая зависит в свою очередь от величины давления нагнетания рабочей среды в затрубное пространство скважины выше пакера 1. В результате пластовая среда по колонне труб 2 и через канал 9 поступает в струйный насос 6, где смешивается с рабочей средой, и смесь сред за счет энергии рабочей среды по колонне труб 2 поступает из скважины на поверхность. Во время откачки пластовой среды с помощью установленного на кабеле 15 оборудования и приборов 16 проводят контроль параметров откачиваемой пластовой среды, а также воздействие на продуктивный пласт физическими полями. В зависимости от решаемой задачи возможно перемещение приборов и оборудования 16 вдоль скважины. Если нет необходимости в установке ниже корпуса 5 струйного насоса 6 приборов и оборудования 16 на кабеле 15, в проходном канале 11 вместо герметизирующего узла 13 устанавливают приспособление 17 и с помощью него производят установку и извлечение из колонны труб 2 корпуса 5 со струйным насосом 6 и автономным измерительным оборудованием 21, если последнее было установлено на корпусе 5. A pipe string 2 with packer 1 and support 3 is lowered into the well and packer 1 is placed above the reservoir. The packer 1 is brought into working position, separating the space of the well surrounding the pipe string 2. On cable 15, the housing 5 with the jet pump 6 and the sealing assembly 13 and the devices and equipment located below the housing 6 on the cable 15 are lowered into the pipe string 2. The housing 5 is fixed in the support 3 with the jet pump 6 by means of a fixing mechanism 20. A medium, for example, water, saline, oil, etc. is pumped into the surrounding pipe string 2, from the annular space, the working medium enters through the openings 4 and channel 7 into the active nozzle 8 of the jet pump 6. Within a few seconds after pumping the working medium through the active nozzle 8, a stable jet is formed at the outlet of it, which, flowing out of the nozzle 8, entrains its environment into the jet pump 6, which causes a decrease in first, in the channel 9 for supplying the pumped-out medium, and then in the sub-packer space of the well, creating a depression on the reservoir. The magnitude of the pressure reduction depends on the speed of the working fluid passing through the active nozzle 8, which in turn depends on the magnitude of the pressure of the working fluid injection into the annulus of the well above the packer 1. As a result, the formation medium flows through the pipe string 2 and through the channel 9 into the jet pump 6 where it mixes with the working medium, and the mixture of media due to the energy of the working medium through the pipe string 2 comes from the well to the surface. During pumping out of the formation medium with the help of equipment and instruments 16 installed on the cable 15, the parameters of the pumped out formation medium are monitored, as well as the effect of physical fields on the reservoir. Depending on the problem being solved, it is possible to move instruments and equipment 16 along the well. If there is no need to install 6 devices and equipment 16 on the cable 15 below the housing 5 of the jet pump, a device 17 is installed in the passageway 11 instead of the sealing assembly 13 and, using it, the housing 2 is installed and removed from the pipe string 2 with the jet pump 6 and stand-alone measuring equipment 21, if the latter was installed on the housing 5.

Изобретение может найти применение при испытании, освоении и эксплуатации нефтяных и газоконденсатных скважин, а также при их капитальном ремонте. The invention can find application in the testing, development and operation of oil and gas condensate wells, as well as in their overhaul.

Claims

A downhole jet installation comprising a packer, a pipe string with a support, in which overflow windows are made and on which a jet pump is installed in the housing, while the housing has a channel for supplying the active medium to the nozzle of the jet pump, a channel for supplying the medium pumped out of the well to the jet pump and a channel for discharging a mixture of media from a jet pump, and in a housing above a channel for supplying a pumped-out medium, a channel connected with the last through passage with a seat for installing a sealing unit is made, and in the sealing unit, axial anal with the possibility of passing through it and the channel for supplying a pumped medium of the cable for installation on it in the well below the jet pump of instruments and equipment with the ability to move them along the wellbore with a working or idle jet pump, characterized in that the channel for supplying the active medium to the nozzle of the jet pump communicated with the bypass windows and through the latter with the space surrounding the pipe string, the channel for discharging the mixture of media from the jet pump is communicated with the internal cavity of the pipes above the jet pump, passing through The pipe was made with the possibility of installing in it, with the passage channel blocked, a device for delivering to the well and removing from it a body with a jet pump, and a hole with a thread was made in the lower part of the body of the jet pump for connecting autonomous measuring equipment to the body, while the outer diameter the jet pump housing (D) is not less than 1.0 mm smaller than the smallest inner diameter (D ₁ ) of the pipe string, the diameter (D ₂ ) of the axial channel of the sealing assembly is not less than 0.01 mm larger than the diameter (D ₃ ) of the cable, a di the meter (D ₄ ) of the supply channel for the pumped-out medium is not less than 2 mm larger than the diameter (D ₃ ) of the cable, moreover, o-rings and a locking mechanism are installed on the body of the jet pump.