Эжекторное устройство для промывки скважин и освоения нефтяных пластов

МИНИСТЕРСТВО ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ИННОВАЦИОННОМУ ПАТЕНТУ достигается за счет того, что эжекторное устройство для промывки скважин и освоения нефтяных пластов, устанавливаемая в обсадной колонне над пакером и содержащее корпус с клапаном,внутреннюю трубу, соединенную с колонной насосно - компрессорных труб, размещенный в корпусе струйный эжекторный аппарат,представляющий два отстоящих друг от друга кольцевых элемента, в которых соосно выполнены сопла, конфузоры, диффузоры и камеры смешения,причем в нижнем кольцевом элементе по окружности выполнены сопла, а в верхнем конфузоры, камеры смешения и диффузоры,снабжено дополнительно не менее, чем одним аналогичным кольцевым эжекторным аппаратом,расположенным над выше упомянутым струйным аппаратом, причем дополнительно кольцевой аппарат со стороны сопловой части соединен с внутренним пространством НКТ.(76) Федоров Борис Владимирович Бегахметов Даурен Ермекович(54) ЭЖЕКТОРНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРОМЫВКИ СКВАЖИН И ОСВОЕНИЯ НЕФТЯНЫХ ПЛАСТОВ(57) Изобретение относится к области строительства и эксплуатации нефтяных скважин, в частности, к эжекторным устройствам для освоения и промывки скважин после их сооружения и ремонта, а также для повышения нефтеотдачи продуктивного пласта. Технический результат повышение интенсивности подсоса нефти из продуктивного пласта и увеличение его проницаемости при наличии резерва давления нагнетательного рабочего потока жидкости (аэрированные нефть или вода)30820 Изобретение относится к области строительства и эксплуатации скважин, в частности, к эжекторным устройствам для освоения и промывки скважин после их сооружения, ремонта, а также для повышения нефтеотдачи пласта. Известно устройство для промывки и освоения скважин, содержащее корпус с размещенным в ней струйным насосом, включающим установленный отверстием вверх диффузор, камеру смешения,соединенную с подпакерной зоной каналом подвода пассивной среды. Центральная полость образована в цилиндрическом полукорпусе. Сопло соединено кольцевой проточкой и каналом подвода активной среды с поршнем, расположенным над пакерной манжетой и взаимодействующей с ней. На сопрягаемых цилиндрических поверхностях поршня и полукорпуса выполнены ограничительные буртики,образующие кольцевую полость. Последняя соединена дроссельными отверстиями в торце поршня с кольцевой проточкой, обводящей центральную полость. В нижней части диффузора выполнен цилиндрический сегмент с упором в сопло, обращенной выпуклой стороной к стенке корпуса. Между манжетой и цилиндрической поверхностью полукорпуса образован зазор,заполненный смазкой или антифрикционным порошком, например, графитом (Патент РФ 2213862, кл. Е 21 В 43/25, 2003) Наличие движущихся деталей в виде поршня усложняет конструкцию устройства и снижает его надежность. Известно также эжекторное устройство для промывки и освоения скважин, образованных обсадной колонной и колонной насоснокомпрессорных труб, содержащее установленный в колонне насосно-компрессорных труб струйный аппарат, включающий сопло, конфузор, диффузор и камеру смешения выполненную между конфузором и диффузором (Волков А.С., Волокитенков А.А. Бурение скважин с обратной циркуляцией промывочной жидкости М. Недра, 1970, с. 129 Дерусов В.П. Обратная промывка при бурении геологоразведочных скважин М. Недра, 1984,с. 101). Данное устройство не позволяет повысить эффективность промывки скважин и увеличить нефтеотдачу пласта. Наиболее близким к предполагаемому изобретению является эжекторное устройство для промывки скважин и освоения нефтяных пластов(Предварительный патент РК 16326, кл. Е 21 В 43/25, бюл. 10, 2005 г.) Устройство размещается в межтрубной полости, образованной обсадной колонной и колонной насоснокомпрессорных труб (НКТ), в нижней части которых установлен пакер. С торца корпуса,образованного обсадной колонной и НКТ, размещен обратный клапан, выше которого размещен эжекторный струйный аппарат. Последний представляет два кольцевых элемента, разнесенных друг от друга по вертикали и закрепленных в корпусе с образованием между ними кольцевой полости. В нижнем кольцевом элементе по 2 окружности выполнены, по крайне мере, три сопла,а в верхнем - соосно с соплами выполнены конфузоры, камеры смешения и диффузоры. Полость, расположенная между кольцевыми элементами соединена отверстиями с внутренним пространством НКТ. Такое конструктивное исполнение устройства позволяет обеспечить подсос флюидов из продуктивного пласта подачи под давлением рабочей жидкости (аэрированные нефть или вода), которая, протекая через упомянутый кольцевой струйный аппарат, вовлекает в общий восходящий поток за счет эффекта эжекции нефть, располагающуюся в нижней части НКТ. Вместе с тем, при работе устройства с оптимальным коэффициентом эжекции Кэ, величина которого составляет 0,5 (С.К. Кудайкулов Бурение скважин в сложных условиях снарядами со съемочным керноприемниками (ССК), Алматы,2010, с 134) нередко возникает ситуация, когда возникает резерв давления жидкости после прохода через эжекторный аппарат, который можно использовать для дополнительного вовлечения нефти в общий поток, движущихся в НКТ к устью скважины. В такой ситуации рассматриваемое устройство не может реализовать упомянутый процесс. Задачей предполагаемого изобретения является наиболее полное использование энергии закачиваемой рабочей жидкости, прокачиваемой через эжекторные аппараты, и вовлеченные в рабочий поток максимального расхода эжектирумого потока нефти. Технический результат повышение интенсивности подсоса нефти из продуктивного пласта и увеличение его проницаемости при наличии резерва давления нагнетательного рабочего потока жидкости (аэрированные нефть или вода) достигается за счет того, что эжекторное устройство для промывки скважин и освоения нефтяных пластов, устанавливаемые в обсадной колонне над пакером и содержащее корпус с клапаном,внутреннюю трубу, соединенную с колонной насосно-компрессорных труб, размещенный в корпусе струйный эжекторный аппарат,представляющий два отстоящих друг от друга кольцевых элемента, в которых соосно выполнены сопла, конфузоры, диффузоры и камеры смещения,причем в нижнем кольцевом элементе по окружности выполнены сопла, а в верхнем конфузоры, камеры смешения и диффузоры,снабжено дополнительно не менее, чем одним аналогичным кольцевым эжекторным аппаратом,расположенным над выше упомянутым струйным аппаратом, причем дополнительный кольцевой аппарат со стороны сопловой части соединен с внутренним пространством НКТ. Изобретение поясняется чертежами, где на фигуре представлен продольный разрез устройства. Эжекторное устройство для промывки скважин,освоения нефтяных пластов представляет собой кольцевой корпус, состоящий из наружной 5 и внутренней 18 труб и кольцевого днища 7, в которое вмонтирован клапан 8. Внутренняя труба 18 корпуса соединяется на резьбе с верхней и нижней концами 2 насосно-компрессорных труб (НКТ), причем внутренний диаметр трубы 18 равен внутреннему диаметру НКТ. Внутри корпуса размещены кольцевые элементы 16, 17, отстоящие друг от друга по вертикали с образованием между ними полости 15, которая через отверстия 19 трубы 18, сообщено с внутренним пространством НКТ. В кольцевых элементах 16, 17 выполнены четыре сопловых аппарата, причем в нижнем элементе 16 по окружности выполнены четыре сопла 3, а в верхнем 17 - аналогичное количество конфузоров 10, камер смешения 4 и диффузоров 11, расположенных соосно с соплами 3. Такое выполнение кольцевых элементов 16,17 представляет нижний многоструйный эжекторный аппарат с внутренней кольцевой полостью. Выше упомянутого нижнего эжекторного аппарата расположен аналогичной по конструкции верхний кольцевой эжекторный аппарат, состоящий из кольцевого элемента 20 с соплами 21 и от состоящего от него верхнего кольцевого элемента 22, в котором выполнены диффузоры 23 камеры смешения 24 и конфузоры 25. Пространство между кольцевыми элементами 20 и 22 сообщается с внутренним пространством НКТ через отверстия 26. Следует отметить, что все каналы и полости в верхнем и нижнем эжекторных аппаратах выполнены соосно.Пространство в корпусе над кольцевым элементом 22 сообщается с внутренней полостью НКТ через наклонные каналы 12, выполненные в трубе 18. Ниже кольцевого днища 7 корпуса расположен пакер 9, изолирующий призабойную часть скважины от межтрубного пространства. Над клапаном 8 выполнены каналы 13, сообщающие межтрубное пространство с кольцевой полостью корпуса, расположенной ниже кольцевого элемента 16. Устройство работает следующим образом. Газожидкостную смесь(например,аэрированную нефть) с расходомнагнетают в кольцевое пространство 14, образованное обсадной колонной 1 и колонной насосно - компрессорных труб 2. Под давлением газожидкостного потока клапан 8 открывается, и поток через каналы 13 попадает в кольцевую полость корпуса 5. Далее газожидкостная смесь устремляется в сопла 3 нижнего эжекторного аппарата и выбрасывается из последних с большой скоростью. В результате в кольцевой полости 15 образуется разрежение,вызывающее подсос нефти с расходом э 1 из внутренней полости НКТ через каналы 19 внутренней трубы 18. Таким образом, через камеры смешения 4 протекает газожидкостный поток с расходомэ 1. При наличии резерва давления упомянутый поток, выбрасываясь из сопла 21 верхнего, второго эжекторного аппарата,вызывает еще большее понижение давления. В результате в кольцевую полость между кольцами 20 и 22 верхнего эжекторного аппарата поступает через канала 26 эжектируемый поток нефти с расходом э 2. Таким образом, через камеры смешения 24 и далее по кольцевому каналу между трубами 5 и 18 протекает газожидкостный поток с расходом 2 э 1 э 2. Так как плотность образовавшегося смешанного потока меньше плотности нефти, его выброс через каналы 19 и 26 вовнутрь колонны НКТ исключен. В то же время подсос неаэрированной нефти через указанные каналы создает условия для более интенсивного притока флюидов по фильтрационным каналам продуктивного пласта,усиливая его проницаемость и увеличивая дебит скважины. Предполагаемое устройство обеспечивает полное использование энергии нагнетаемый рабочей жидкости путем применения, помимо основного,дополнительных эжекторных аппаратов, что позволяет осуществить усиленную промывку и извлекать дополнительную нефть из продуктивного пласта. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ Эжекторное устройство для промывки скважин и освоения нефтяных пластов, устанавливаемое в обсадной колонне над пакером и содержащее корпус с клапаном,внутреннюю трубу,соединенную с колонной насосно-компрессорных труб (НКТ), размещенный в корпусе струйный эжекторный аппарат, состоящий из двух отстоящих друг от друга кольцевых элементов, в которых соосно выполнены сопла, конфузоры, камеры смешения и диффузоры, причем в нижнем, ближе к забою скважины, кольцевом элементе выполнены сопла, а в верхнем кольцевом элементе - конфузоры,камеры смешения и диффузоры, а полость между упомянутыми кольцевыми элементами сообщается с внутренним пространством НКТ, отличающееся тем, что оно снабжено дополнительно не менее, чем одним аналогичным кольцевым эжекторным аппаратом, расположенным над вышеупомянутым,ближе к устью скважины, эжекторным аппаратом,причем пространство между кольцевыми элементами дополнительною эжекторного аппарата сообщается с внутренним пространством НКТ.