Центрирующий воронкообразный узел

Изобретение относится к нефтяной промышленности и может найти применение в скважинных устройствах, снабженных колоннами насосно-компрессорных труб.

Известна установка для раздельной эксплуатации объектов нагнетательной или добывающей скважины, включающая колонны труб, посадочный ниппель для съемного клапана и направляющую воронку (патент РФ №2328590, опублик. 2008.07.10).

Посадочный ниппель и направляющая воронка не обеспечивают соосности колонны насосно-компрессорных труб и обсадной колонны и не способствуют сохранению целостности обсадной колонны при движении струи жидкости из колонны насосно-компрессорных труб на забой скважины.

Наиболее близкой к предложенному изобретению по технической сущности является скважинная струйная установка, включающая колонну насосно-компрессорных труб, клапанный узел с посадочным местом для установки обратного клапана и хвостовик с входной воронкой (патент РФ №2188342, опублик. 2002.08.27 - прототип).

Известное устройство не предполагает определение соотношений между элементами устройства и не устанавливает соотношений, определяющих минимальный износ скважинного оборудования от абразивного воздействия потока жидкости на забое скважины.

В предложенном изобретении решается задача минимизации воздействия потока закачиваемой через колонну насосно-компрессорных труб жидкости на обсадную колонну скважины.

Задача решается тем, что в центрирующем воронкообразном узле, включающем воронку и цилиндрический корпус с опрессовочным седлом, согласно изобретению наружная поверхность воронки выполнена цилиндрической, с диаметром меньшим внутреннего диаметра обсадной колонны скважины на 3-10 мм, внутренняя поверхность воронки выполнена в виде сопла с цилиндрическим окончанием, при этом отношение внутреннего диаметра опрессовочного седла Д_ос к диаметру цилиндрической части сопла Д_ц составляет от 0,36 до 0,52, а произведение расстояния от опрессовочного седла до низа цилиндрической части сопла на отношение диаметров Д_ос:Д_ц составляет от 144 до 156.

Сущность изобретения

Низ колонны насосно-компрессорных труб нагнетательной скважины оборудуют воронкой для рассеивания потока закачиваемой жидкости. Над воронкой размещают опрессовочное седло для опрессовки колонны. При наличии большой кривизны скважины колонна насосно-компрессорных труб может «лечь» на стенку обсадной колонны и ударная абразивная нагрузка потока воды на обсадную колонну может быть весьма большой (фиг.1).

На фиг.1 показана схема размещения колонны насосно-компрессорных труб в скважине с большой кривизной. 1 - обсадная колонна скважины, 2 - колонна насосно-компрессорных труб, 3 - воронка. Закачиваемая вода при выходе из воронки 3 рассеивается с большой скоростью под углом 45-60°, создавая ударную и абразивную нагрузку на обсадную колонну 1.

Для минимизации воздействия потока закачиваемой через колонну насосно-компрессорных труб жидкости на обсадную колонну скважины предлагается центрирующий воронкообразный узел, включающий воронку и цилиндрический корпус с опрессовочным седлом. Наружная поверхность воронки выполнена цилиндрической с диаметром, меньшим внутреннего диаметра обсадной колонны скважины на 3-10 мм. Внутренняя поверхность воронки выполнена в виде сопла с цилиндрическим окончанием. Отношение внутреннего диаметра опрессовочного седла Д_ос к диаметру цилиндрической части сопла Д_ц составляет от 0,36 до 0,52, а произведение расстояния от опрессовочного седла до низа цилиндрической части сопла на отношение диаметров Д_ос:Д_ц составляет от 144 до 156.

На фиг.2 представлен разрез заявленного центрирующего воронкообразного узла.

Центрирующий воронкообразный узел состоит из размещенных в обсадной колонне 1 колонны насосно-компрессорных труб 2 с воронкой 3 на конце и цилиндрический корпус 4 с опрессовочным седлом 5. Наружная поверхность воронки 3 выполнена цилиндрической с диаметром Д_нв, меньшим внутреннего диаметра обсадной колонны Д_ок скважины на 3-10 мм, что позволяет практически полностью совместить ось воронки 3 и ось обсадной колонны 1 и тем самым исключить перекос или наклон воронки 3 к стенке обсадной колонны 1. Внутренняя поверхность воронки 3 выполнена в виде сопла 6 с цилиндрическим окончанием 7, что обеспечивает плавный переход потока жидкости от малого диаметра к большому, приближает поток к ламинарному и направляет поток жидкости параллельно оси обсадной колонны 1. Отношение внутреннего диаметра опрессовочного седла Д_ос к диаметру цилиндрической части сопла Д_ц составляет от 0,36 до 0,52, а произведение расстояния от опрессовочного седла до низа цилиндрической части сопла А на отношение диаметров Д_ос:Д_ц составляет от 144 до 156. Эти параметры подобраны экспериментально так, что максимально обеспечивают выравнивание потока жидкости после его сужения в опрессовочном седле 5. При существующих расходах жидкости при закачке рабочего агента в продуктивный пласт через нагнетательную скважину данные параметры способствуют полному выравниванию потока жидкости по оси обсадной колонны 1, преобразуют поток жидкости из турбулентного в опрессовочном седле 5 в ламинарный на срезе воронки 3, что предотвращает ударное абразивное воздействие на обсадную колонну 1 в месте размещения низа колонны насосно-компрессорных труб 2.

Цилиндрический корпус может иметь на наружной поверхности на верхней и нижней плоскостях скосы (не показаны) для облегчения прохождения устройства внутри обсадной колонны при спуске и подъеме из скважины.

Конкретные размеры элементов центрирующего воронкообразного узла могут быть следующими: Д_нв=122-142 мм, Д_ок=146-168 мм, Д_ос=48-58 мм, Д_ц=112-132 мм

Применение предложенного центрирующего воронкообразного узла позволит минимизировать воздействие потока закачиваемой через колонну насосно-компрессорных труб жидкости на обсадную колонну скважины и тем самым увеличить работоспособность и долговечность обсадной колонны.

Центрирующий воронкообразный узел, включающий воронку и цилиндрический корпус с опрессовочным седлом, отличающийся тем, что наружная поверхность воронки выполнена цилиндрической с диаметром, меньшим внутреннего диаметра обсадной колонны скважины на 3-10 мм, внутренняя поверхность воронки выполнена в виде сопла с цилиндрическим окончанием, при этом отношение внутреннего диаметра опрессовочного седла Д_ос к диаметру цилиндрической части сопла Д_ц составляет от 0,36 до 0,52, а произведение расстояния от опрессовочного седла до низа цилиндрической части сопла на отношение диаметров Д_ос:Д_ц составляет от 144 до 156.