Спосіб роботи насосно-ежекторної свердловинної струминної установки з гідродинамічним пульсатором для видобування високов’язких нафт

1. Спосіб роботи насосно-ежекторної свердловинної імпульсної установки для видобування високов'язких нафт, що включає подачу активного рідкого середовища по колоні насоснокомпресорних труб (НКТ) у сопло струминного апарата і відкачування струминним апаратом із пластової зони свердловини по затрубному простору пасивного середовища (нафти), перед зазначеними операціями за допомогою вставки, що блокує, яка встановлюється в колоні НКТ, перекривають канали підведення обох середовищ до струминного апарата, приводять пакер у транспортний стан і за допомогою гідроімпульсного пристрою обробляють активним середовищем привибійну підпакерну зону, з відведенням через пакер частини середовища із свердловини на поверхню, після закінчення даної обробки приводять пакер у робоче положення і замінюють вставку, що блокує, на депресивну вставку, ізолюючи один від одного U 2 57331 1 3 перетворювача фізичних полів разом з герметизуючим вузлом, встановлення останнього на посадочне місце в прохідному каналі, розміщення випромінювача та приймача-перетворювача фізичних полів над крівлею продуктивного пласта і подачу рідкого середовища в активне сопло струминного насоса із створенням депресії на пласт та реєстрацію параметрів флюїда, який поступає з продуктивного пласта (RU 2106540 С1, кл. F04F5/02, 10.03.1998). Даний спосіб роботи свердловинної струминної установки дозволяє проводити різні технологічні операції в свердловині нижче рівня встановлення струминного насоса, в тому числі, шляхом створення перепаду тисків над і під герметизуючим вузлом. Однак даний спосіб роботи вимагає додаткового потужного джерела електричного струму для роботи випромінювача фізичних полів, що розміщений на кабелі, у якого при тривалій експлуатації стирається захисна оболонка абразивною часткою флюїду що видобувається, і це може привести до аварії на свердловині. Найбільш близьким технічним рішенням і прийнятий за найближчий аналог є спосіб роботи насосно-ежекторної свердловинної імпульсної установки, згідно до якого здійснюють подачу активного рідкого середовища по колоні НКТ у сопло струминного апарата і відкачку струминним апаратом із пластової зони свердловини по затрубному просторі пасивного середовища (нафти). Перед зазначеними операціями за допомогою вставки, що блокує, яка встановлюється в колоні НКТ, перекривають канали підведення обох середовищ до струминного апарату, приводять пакер у транспортний стан і за допомогою гідроімпульсного пристрою обробляють активним середовищем при вибійну підпакерну зону, з відведенням через пакер частини середовища із свердловини на поверхню. Після закінчення даної обробки приводять пакер у робоче положення і замінюють вставку, що блокує, на депресивну вставку, ізолюючи один від одного канали підведення активного і пасивного середовищ до струминного апарату. Відкачку пасивного середовища роблять через систему зворотних периферійних клапанів, встановлених на колоні НКТ нижче пакера. Як гідроімпульсний пристрій використовують встановлений нижче перфорації привибійної зони мультиплікатор тиску, який при обробці східчасто або плавно піднімають вздовж свердловини і роблять обробку з частотою створюваних імпульсів від 40 до 70 у хвилину, при цьому в якості активного рідкого середовища використовують неагресивні рідини або розчини з кінематичною в'язкістю не більш 25мм2/с (25сСт, сантистокс).(RU 2138696 С1, F04F5/02, F04F5/44, 27.09.1999). До недоліків приведеного пристрою можна віднести: - значна енергоємність при використанні гідроімпульсного пристрою (мультиплікатора тиску) та його незначну продуктивність, так як конструкція мультиплікатора не дозволяє максимально використовувати енергію потоку й не забезпечує його рівномірного перерозподілу по всьому об'єму в обсадній трубі та в зоні пристрою; 57331 4 - не використання явища вторинної кавітації (при зміні швидкого напору в газорідинному середовищі відбувається захлопування кавітаційних порожнин, що супроводжується утворенням спрямованих струменів рідини, які мають величезну кінетичну енергію); - вибірковість активного рідкого середовища, а саме, використання неагресивних рідин або розчинів з кінематичною в'язкістю не більше 25мм2/с; - подача активного середовища по колоні НКТ, а відкачування струминним насосом із пластової зони свердловини по затрубному просторі пасивного середовища (нафти), може призвести до негативних наслідків, а саме, до аварії. Бо при відкачуванні із пласта разом з пасивним середовищем піднімаються тверді частинки породи, які у затрубному просторі осідають на елементах пакера і при тривалій експлуатації утворюють корок, що не дає можливості підняти НКТ і обірвати труби. Важливим фактором, як продуктивності роботи установки, є її ремонтопридатність швидкозношуваних деталей та їх монтаж. Що стосується мультиплікатора тиску то він має низьку ремонтопридатність. В основу корисної моделі поставлено задачу вдосконалити спосіб роботи насосно-ежекторної свердловинної імпульсної установки для видобування високов'язких нафт таким чином, щоб збільшити продуктивність свердловини і при цьому зменшити енерговитрати за рахунок зменшення в'язкості нафти, яка видобувається. Поставлена задача вирішується тим, що у способі роботи ежекторної свердловинної імпульсної установки для видобування високов'язких нафт, згідно до якого здійснюють одночасно подачу активного рідкого керованого (газорідинного) середовища по затрубному просторі в радіальні отвори корпуса струминного насосу і до каналу вставки високонапірного струминного насосу, де йде розділення на два потоки: один подається на сопло ежектора струминного насосу, а другий на гідродинамічний пульсатор, з допомогою якого створюється термофізична і термохімічна обробка пасивного середовища, а відкачка обробленого пасивного середовища відбувається за допомогою струминного насосу по колоні НКТ. Суттєвими ознаками запропонованого способу роботи ежекторної свердловинної імпульсної установки для видобування високов'язких нафт є сукупність одночасних дій на високов'язку нафту: розчинення пасивного середовища в аерованому активному середовищі та кавітаційний ефект від роботи гідродинамічного пульсатора, який призводить до потужних термофізичних і термохімічних реакцій в пасивному середовищі. Це забезпечує ефективність розрідження високов'язкої нафти до малов'язкої, що дає можливість підвищити продуктивність її видобування при малих енергозатратах. Таким чином, суттєві ознаки безпосередньо впливають на технічний результат, тобто перебувають з ним у причинно-наслідковому зв'язку. Корисна модель ілюструється технологічною схемою наземного і підземного обладнання, яке необхідне для реалізації описуваного способу роботи. 5 57331 Наземне обладнання містить ємність 1 з робочою рідиною (нафтою з динамічною в'язкістю 3040мПа-с і густиною до 850кг/м3), насос високого тиску 2, фільтр 3, аератор 4, зворотні клапани 5 і 6, фонтанну арматуру 7, засувки 8 і 9, сепаратор 10, лінію нагнітання 11, лінію подачі природного газу 12, лінію зливу 13, магістральний трубопровід 14. Підземне обладнання містить колонну НКТ 15 і 16, корпус струминного насосу 17, вставку струминного насосу 18 з соплом 19 і камерою змішування 20, радіальні отвори 21 в корпусі 17, пакер 22, фільтр-хвостовик 23, пульсатор гідродинамічний 24 з соплом 25, обсадну колону 26 і затрубний простір 27. Спосіб роботи свердловинної насосноежекторної струминної установки здійснюється наступним чином. Спочатку проводяться необхідні розрахунки. Знаючи дебіт свердловини QCB і динамічний рівень Нд, визначають оптимальні параметри роботи насосу 2, а саме, тиск Рн і витрату QH. Задаючись коефіцієнтом інжекції високонапірного струминного насосу U=0,2-0,3 і приймаючи витрату пасивного середовища, що видобувається QП QСВ з формули U=QП/QH, знаходимо QH=QП /(0,2-0,3). Для визначення необхідного тиску РН, створюваного насосом 2 для підняття пасивного середовища на поверхню, використовуємо залежність з джерела (Соколов Е.Я., Зингер Н.М. "Струйные аппараты"-Мг.Энергоатомиздат, 1989):   Р    Рін. 1 з    Рр   Рз.р.  Р  ; *  Рн   Рак.р.  Р     Рз Рз   Рр Рр     ** (1) де Рз.р. - тиск стовпа змішаної пасивної рідини в колоні НКТ 15, МПа; Рак.р. - тиск стовпа активної рідини на глибині встановлення струминного насосу 2, МПа; Рін. - статичний тиск стовпа інжектованої рідини у вхідному січенні камери змішування 20, МПа; Р* - втрати тиску при русі активної рідини від насосу 2 до сопла 19 вставки струминного насосу 18, МПа; Р** - втрати тиску при русі змішаної пасивної рідини від вставки струминного насосу 18 до устя свердловини, МПа; Рз - універсальна характеристика струминРр них насосів, де Рз  РС.АК.  РІН , а РР  РС  РІН є різницею тисків: РС.АК. - статичний тиск потоку активної рідини, МПа; РІН - статичний тиск потоку інжектованої рідини у вхідному січенні камери змішування 20, МПа; 6 РВ.С. - статичний тиск потоку інжектованої рідини у вихідному січенні циліндричної частини камери змішування 20, МПа. Статичні тиски стовпів рідини Рз.р. , РАК.Р. , РІН вираховуються за відомою формулою: P=·g·H; (2) де  - густина, відповідно активного і змішаного пасивного середовищ, кг/м3; g– прискорення вільного падіння, м/с2; Н- глибина встановлення струминного насосу, м. Втрати тиску Р* і Р** визначаються за відомими формулами з джерела вказаного вище. Вибираємо універсальну характеристику струминного насосу, яка вже розрахована для конкретних внутрішних діаметрів сопла 19, камери змішування 20 і заданого коефіцієнта інжекції U з таблиці 1 джерела (Технология повышения продуктивности скважин с помощью струйных аппаратов.-М.: ВНИИОЭНГ, 1992). Розміри сопла 19 і камери змішування 20 приймаються з багатолітньої практики використання струминних насосів. Підставляючи всі знайдені дані у формулу 1, розраховуємо необхідний тиск Рн роботи насосу 2. Роботу насосно-ежекторної струминної установки починають з того, що опускають в свердловину не доходячи до рівня верхніх отворів перфорації 5-10м, починаючи знизу вверх, наступну компоновку: фільтр-хвостовик 23, пакер 22, НКТ 16 з корпусом струминного насосу 17 і НКТ 15 до устя свердловини. Приводять пакер 22 в робоче положення і опускають на тросі або кабелі в середину колони НКТ вставку струминного насосу 18 з соплом 19 , камерою змішування 20 і пульсатором гідродинамічним 24 з соплом 25. Обв'язують устя свердловини фонтанною арматурою 7 і наземним обладнанням згідно затвердженої технологічної схеми. Далі заповнюють затрубний простір 27 і внутрішній простір НКТ активним середовищем (нафтою) по нагнітальній лінії 11 з ємності 1 насосом 2 при малій витраті і тиску до лінії зливу 13 і до ємності 1. Тоді роботу насоса 2 виводять на режим з параметрами розрахованими вище. Активна рідина від насоса 2 по лінії 11 проходить через фільтр 3, аератор 4 ежекторного типу, яким здійснюється самовсмоктування природного газу по лінії 12 із сепаратора 10. Це активне газорідинне середовище подається через зворотний клапан 5 в затрубний простір 27 і в радіальні отвори 21 корпуса струминного насосу 17 та до каналу вставки струминного насосу 18, де йде розділення на два потоки: один подається на сопло 19 і камеру змішування 20 струминного насосу, а другий на гідродинамічний пульсатор 24 і його сопло 25, в зоні дії якого відбуваються кавітація, яка призводить до потужних термофізичних та термохімічних реакцій в пасивному середовищі, що суттєво знижує в'язкість останнього. Відкачування цього обробленого середовища відбувається за допомогою струминного насосу по колоні НКТ 15, лінії зливу 13, через сепаратор 10 в магістральний трубопровід 14, а частина через засувку 9 повертається в ємність 1 для продовження роботи свердловини. 7 Комп’ютерна верстка Н. Лиcенко 57331 8 Підписне Тираж 23 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601