RU178909U1

RU178909U1 - Hydraulic nozzle

Info

Publication number: RU178909U1
Application number: RU2017140277U
Authority: RU
Inventors: Василий Михайлович Пищухин; Сергей Александрович Мельников; Сергей Владимирович Малышев; Валерий Васильевич Вобликов
Priority date: 2017-11-21
Filing date: 2017-11-21
Publication date: 2018-04-23

Abstract

Полезная модель относится к области нефтегазодобычи, а именно скважинному инструменту для колтюбинговых установок. Полезная модель предназначена для промывки скважины, вымыва проппанта из скважины после проведения гидравлического разрыва пласта (ГРП), а также размыва песчаных, песчано-глинистых и гидратно-парафиновых пробок в колоннах насосно-компрессорных труб и обеспечивает высокоэффективную и бесперебойную промывку скважины. Технический результат насадки гидромониторной - упрощение конструкции и повышение эффективности ее работы. Насадка гидромониторная состоит из корпуса (1), поршня (2), в котором имеется промывочный канал. Нижняя часть штока поршня выполнена под углом к горизонтали. В верхней части полости корпуса меньшего диаметра размещена упорная шайба (3), ограничивающая движение поршня внутри корпуса. На боковой поверхности корпуса имеются, по меньшей мере, три тангенциальных отверстия, расположенных под углом 45° к оси корпуса. 3 ил.The utility model relates to the field of oil and gas production, namely, a downhole tool for coiled tubing installations. The utility model is intended for flushing a well, flushing proppant from a well after hydraulic fracturing, as well as flushing sand, sand-clay and hydrate-paraffin plugs in tubing strings and provides highly efficient and uninterrupted flushing of the well. The technical result of the nozzle hydromonitor - simplifying the design and increasing the efficiency of its work. The hydraulic nozzle consists of a housing (1), a piston (2), in which there is a flushing channel. The lower part of the piston rod is made at an angle to the horizontal. A thrust washer (3) is placed in the upper part of the housing cavity of a smaller diameter, restricting the movement of the piston inside the housing. On the side surface of the housing there are at least three tangential openings located at an angle of 45 ° to the axis of the housing. 3 ill.

Description

Полезная модель относится к области нефтегазодобычи, а именно скважинному инструменту для колтюбинговых установок. Полезная модель предназначена для промывки скважины, вымыва проппанта из скважины после проведения гидравлического разрыва пласта (ГРП), а также размыва песчаных, песчано-глинистых и гидратно-парафиновых пробок в колоннах насосно-компрессорных труб и обеспечивает высокоэффективную и бесперебойную промывку скважины.The utility model relates to the field of oil and gas production, namely, a downhole tool for coiled tubing installations. The utility model is intended for flushing a well, flushing proppant from a well after hydraulic fracturing, as well as flushing sand, sand-clay and hydrate-paraffin plugs in tubing strings and provides highly efficient and uninterrupted flushing of the well.

Известно гидроударное устройство, (патент РФ на изобретение №2550119 С1, кл. Е21В 37/00 (2006.01), опубл. 10.05.2015). Известное решение относится к устройствам для разрушения и удаления песчано-глинистых и мостовых пробок в осевом канале лифтовой колонны труб и стволе скважины. Известное устройство состоит из корпуса, соединительного патрубка, седла с продольными пазами и дроссельным каналом, толкателя с перфорированной клеткой с седлом и шаровым клапаном внутри, кольцевого поршня с полым штоком, гайки. Между полым штоком и стаканом сформирована кольцевая камера, гидравлически связанная циркуляционным отверстием с кольцевым каналом между стаканом и корпусом, и, через дроссельный канал в теле седла, с осевым каналом удлинителя. Кольцевой поршень жестко связан с толкателем, снабженным переходной муфтой с перфорированной клеткой внутри, установленной свободно с возможностью взаимодействия торцовым клапаном на внешней стороне с опорной поверхностью в соединительном патрубке, жестко связанным с корпусом через удлинитель. Гайка связана со стаканом и образует подвижное соединение с полым штоком. Шток жестко связан с кольцевым поршнем. Площадь кольцевого поршня со стороны кольцевой камеры принята меньшей, чем площадь кольцевого поршня при его посадке на седло. Устройство обеспечивает возможность оптимизации осевой нагрузки от перепада давления на сечение перфорированной клетки и площадь сечения кольцевого поршня за счет передачи перепада давления на кольцевой поршень снизу, со стороны кольцевой камеры, гидравлически связанной с осевым каналом удлинителя. К недостаткам конструкции следует отнести сложность конструкции в изготовлении, монтаже и эксплуатации.Known hydropercussion device, (RF patent for the invention No. 2550119 C1, CL ЕВВ 37/00 (2006.01), publ. 05/10/2015). The known solution relates to devices for the destruction and removal of sand-clay and bridge plugs in the axial channel of the pipe tubing and the wellbore. The known device consists of a housing, a connecting pipe, a saddle with longitudinal grooves and a throttle channel, a pusher with a perforated cage with a saddle and a ball valve inside, an annular piston with a hollow rod, nuts. An annular chamber is formed between the hollow stem and the cup, hydraulically connected by a circulation hole with an annular channel between the cup and the body, and, through the throttle channel in the seat body, with the axial channel of the extension. The annular piston is rigidly connected to the pusher, equipped with a transition sleeve with a perforated cage inside, mounted freely with the possibility of interaction with an end valve on the outside with a supporting surface in the connecting pipe, rigidly connected to the housing through an extension cord. The nut is connected to the glass and forms a movable connection with the hollow stem. The stem is rigidly connected to the annular piston. The area of the annular piston on the side of the annular chamber is taken to be less than the area of the annular piston when it is planted on the saddle. The device provides the ability to optimize the axial load from the differential pressure on the cross section of the perforated cage and the cross-sectional area of the annular piston by transmitting the differential pressure to the annular piston from below, from the side of the annular chamber, hydraulically connected to the axial channel of the extension. The disadvantages of the design include the complexity of the design in the manufacture, installation and operation.

Наиболее близким решением к предлагаемой полезной модели является известная насадка размывочная типа HP (http://bittehnika.ru/upload/iblock/2ea/2ea9d368a105a1a0a34255c5557bf14f.pdf, НПП «РосТЭКтехнологии» найдено 19.10 2017) предназначена для промывки скважины, вымыва проппанта из скважины после проведения ГРП, а также размыва песчаных и гидратно-парафиновых пробок в колоннах насосно-компрессорных труб. Насадка размывочная представляет собой корпус, изготовленный из легированной стали. В верхней части насадки выполнена муфтовая присоединительная резьба. В насадке выполнен промывочный канал для прохода промывочной жидкости. Работа известного решения основана на создании направленной струи жидкости, выходящей из отверстий пера с высокой скоростью и под высоким давлением, способной разрушать встречную поверхность препятствия. Недостаток известной насадки заключается в невысокой ее эффективности, так как насадка имеет постоянный эффективный диаметр суммарной гидромониторной струи на отложения, скапливающиеся в скважине.The closest solution to the proposed utility model is the well-known flushing nozzle of the HP type (http://bittehnika.ru/upload/iblock/2ea/2ea9d368a105a1a0a34255c5557bf14f.pdf, found by RosTEKtekhnologii on 10/19/2017) is intended for flushing a well after washing out a proppant hydraulic fracturing, as well as erosion of sand and hydrate-paraffin plugs in tubing strings. Flushing nozzle is a housing made of alloy steel. In the upper part of the nozzle, a coupling connecting thread is made. A washing channel is made in the nozzle for passage of the washing liquid. The work of the known solution is based on the creation of a directed jet of liquid emerging from the openings of the pen at high speed and under high pressure, capable of destroying the oncoming surface of the obstacle. A disadvantage of the known nozzle is its low efficiency, since the nozzle has a constant effective diameter of the total jet stream for deposits that accumulate in the well.

Задачей предлагаемой полезной модели является создание гидромониторной насадки для промывки скважины и размыва песчаных, песчано-глинистых и гидратно-парафиновых пробок в колоннах насосно-компрессорных труб, обеспечивающей высокоэффективную и бесперебойную промывку скважины.The objective of the proposed utility model is to create a hydraulic nozzle for flushing the well and washing out sand, sand-clay and hydrate-paraffin plugs in tubing strings, providing a highly efficient and uninterrupted flushing of the well.

Технический результат, достигаемый предлагаемой насадкой, заключается в упрощении конструкции и повышении эффективности ее работы.The technical result achieved by the proposed nozzle is to simplify the design and increase the efficiency of its work.

Насадка гидромониторная выполнена из монолитного корпуса, внутренняя часть которого образована трехступенчатой цилиндрической полостью разного диаметра, предназначенной для прохода промывочной жидкости. В нижней части полости корпуса меньшего диаметра размещен поршень, содержащий промывочный канал. Нижняя часть штока поршня выполнена под углом к горизонтали. В верхней части полости корпуса меньшего диаметра размещена упорная шайба, ограничивающая движение поршня внутри корпуса. На боковой поверхности нижней части корпуса имеются, по меньшей мере, три отверстия, расположенные под углом 45° к оси корпуса.The hydraulic nozzle is made of a monolithic body, the inner part of which is formed by a three-stage cylindrical cavity of different diameters, designed for the passage of washing liquid. In the lower part of the cavity of the smaller diameter housing there is a piston containing a flushing channel. The lower part of the piston rod is made at an angle to the horizontal. A thrust washer is located in the upper part of the cavity of the smaller case, which restricts the movement of the piston inside the case. On the side surface of the lower part of the housing there are at least three holes located at an angle of 45 ° to the axis of the housing.

Сущность полезной модели поясняется чертежами. На фиг. 1 схематично представлена конструкция корпуса насадки гидромониторной. На фиг. 2 показана гидромониторная насадка в сборе при нахождении в двух рабочих положениях поршня. На фиг. 2а) поршень находится в нижнем положении, при котором широкая часть поршня расположена ниже уровня тангенциальных отверстий и нисходящий поток промывочного агента формирует поток как через нижний промывочный канал поршня, так и через тангенциальные отверстия. На фиг. 2б) поршень находится в поднятом положении (верхнее положение поршня), в котором широкая часть поршня перекрывает тангенциальные отверстия и промывочный агент формирует только одну струю через нижний промывочный канал поршня. На фиг. 3 приведен пример технологической схемы промывки скважины пенной системой с использованием гидромониторной насадки и колтюбинговой установки.The essence of the utility model is illustrated by drawings. In FIG. 1 schematically shows the design of the nozzle body of the hydraulic monitor. In FIG. 2 shows the complete nozzle assembly when the piston is in two working positions. In FIG. 2a) the piston is in the lower position, in which the wide part of the piston is located below the level of the tangential holes and the downward flow of the washing agent forms a flow both through the lower washing channel of the piston and through the tangential holes. In FIG. 2b) the piston is in the raised position (upper position of the piston), in which a wide part of the piston overlaps the tangential openings and the flushing agent forms only one jet through the lower flushing channel of the piston. In FIG. Figure 3 shows an example of a flow chart for flushing a well with a foam system using a jet nozzle and a coiled tubing installation.

Насадка гидромониторная (см. фиг. 2) состоит из корпуса (1), внутренняя часть которого образована трехступенчатой цилиндрической полостью разного диаметра. В полости корпуса меньшего диаметра размещен поршень (2), в котором имеется промывочный канал, нижняя часть штока поршня выполнена под углом к горизонтали и с возможностью перемещения вдоль вертикальной оси корпуса. В верхней части полости корпуса меньшего диаметра размещена упорная шайба (3), ограничивающая движение поршня внутри корпуса, на боковой поверхности которого имеются, по меньшей мере, три тангенциальные отверстия (4), расположенные под углом 45° к оси корпуса. Поршень перемещается внутри полости корпуса меньшего диаметра с возможностью перекрытия тангенциальных отверстий. Центральная часть корпуса снабжена присоединительной резьбой.The hydraulic nozzle (see Fig. 2) consists of a housing (1), the inner part of which is formed by a three-stage cylindrical cavity of different diameters. A piston (2) is placed in the cavity of the case of a smaller diameter, in which there is a flushing channel, the lower part of the piston rod is made at an angle to the horizontal and can be moved along the vertical axis of the case. A thrust washer (3) is placed in the upper part of the cavity of the smaller case, which restricts the movement of the piston inside the case, on which side there are at least three tangential openings (4) located at an angle of 45 ° to the axis of the case. The piston moves inside a cavity of a smaller diameter with the possibility of overlapping tangential holes. The central part of the housing is provided with a connecting thread.

На фиг. 2 а) и б) представлены два положения поршня насадки. При положении выдвинутого поршня (фиг. 2а) (нижнее положение поршня) широкая часть поршня расположена ниже уровня тангенциальных отверстий (4), и нисходящий поток промывочного агента формирует поток как через нижний промывочный канал штока поршня, так и через тангенциальные отверстия. При поднятом положении поршня (фиг. 2б) (верхнее положение поршня) широкая часть поршня перекрывает тангенциальные отверстия, и промывочный агент формирует только одну струю через нижний промывочный канал штока поршня.In FIG. 2 a) and b) two positions of the nozzle piston are presented. With the piston extended (Fig. 2a) (lower piston position), the wide part of the piston is located below the level of the tangential openings (4), and the downward flow of the flushing agent forms a flow both through the lower flushing channel of the piston rod and through the tangential holes. With the piston in the raised position (Fig. 2b) (upper position of the piston), the wide part of the piston overlaps the tangential holes, and the flushing agent forms only one jet through the lower flushing channel of the piston rod.

Насадка гидромониторная может быть использована в составе технологической схемы (фиг. 3) для промывки скважины пенной системой с применением колтюбинговой установки для осуществления процесса освоения и запуска скважины в эксплуатацию. В состав технологической схемы входят: цементировочный агрегат ЦА-320 - (5); предназначенный для нагнетания рабочих жидкостей при цементировании скважин в процессе бурения и капитального ремонта, а также при проведении других промывочно-продавочных работ на нефтяных и газовых скважинах, емкость с пенообразующей жидкостью (6); сепаратор (7), связанный с бустерной установкой (8) и промывочная насадка гидромониторная (10), закрепленная с помощью муфтовой присоединительной резьбы на окончании гибкой трубы установки колтюбинга (11), спущенной до уровня образования проппантовой пробки (9).The hydraulic nozzle can be used as part of the technological scheme (Fig. 3) for flushing a well with a foam system using a coiled tubing unit to carry out the process of developing and putting the well into operation. The technological scheme includes: cementing unit ЦА-320 - (5); designed for pumping working fluids during cementing of wells during drilling and overhaul, as well as during other washing and selling operations in oil and gas wells, a container with foaming liquid (6); a separator (7) connected to the booster unit (8) and a hydraulic monitor flushing nozzle (10), fixed with a sleeve connecting thread at the end of the flexible pipe of the coiled tubing unit (11), deflated to the level of proppant plug formation (9).

Работа насадки осуществляется следующим образом.The nozzle is as follows.

При продувке скважины газом высокого давления с использованием бустерной установки и периодической подачи пенообразующей жидкости (ПОЖ), поступающей вместе с газом от сепаратора в эжектор (12) по 50-60 л получают ее циркуляцию и приступают к углублению и промывке проппантовой пробки по 5 м с последующей проработкой интервала. Интервал углубления (около 5 м) выбирают исходя из опыта промывки глинисто-песчаных пробок.When a well is purged with high-pressure gas using a booster unit and periodic supply of a foaming liquid (POG), supplied with gas from the separator, to an ejector (12) of 50-60 l each receive its circulation and begin to deepen and rinse the proppant plug for 5 m s subsequent study of the interval. The interval of deepening (about 5 m) is selected based on the experience of washing clay-sand plugs.

Уменьшение эквивалентного гидравлического радиуса при поднятом положении поршня при использовании насадки гидромониторной усиливает поток через нижний промывочный канал штока поршня, и, тем самым, приводит к увеличению скорости потока, а следовательно, к повышающей способности разрушения глинисто-песчаных и проппантовых пробок в стволе скважины.A decrease in the equivalent hydraulic radius when the piston is in the raised position when using a hydraulic monitor nozzle enhances the flow through the lower flushing channel of the piston rod, and thereby leads to an increase in the flow rate and, consequently, to an increase in the ability to destroy clay-sand and proppant plugs in the wellbore.

При промывке в свободном стволе скважины поршень находится в нижнем положении и обеспечивает как нисходящий поток через центральный промывочный канал, так и восходящий поток через боковые отверстия.When flushing in a free borehole, the piston is in the lower position and provides both a downward flow through the central flushing channel and an upward flow through the side openings.

При спуске колонны непрерывных гибких труб (КНГТ) и достижении проппантовой пробки (9) поршень перемещается в верхнее положение. Боковые отверстия (4) перекрываются, и весь поток промывочной системы проходит через центральный промывочный канал. За счет уменьшения эквивалентного гидравлического диаметра насадки увеличивается скорость струи и повышается ее размывающая способность. По мере размывания пробки поршень перемещается в нижнее положение, открываются боковые отверстия и восходящим потоком из ствола вымываются результаты разрушения проппантовой пробки. При дальнейшем спуске КНГТ процесс разрушения пробки повторяется до заданной глубины - обычно до глубины искусственного забоя.When the column of continuous flexible pipes (KGGT) is lowered and the proppant plug (9) is reached, the piston moves to the upper position. The side openings (4) overlap, and the entire flow of the flushing system passes through the central flushing channel. By reducing the equivalent hydraulic diameter of the nozzle, the speed of the jet increases and its erosion is increased. As the plug is eroded, the piston moves to the lower position, the side holes open and the proppant plug destruction results are washed out from the barrel with an upward flow. With the further descent of KNGT, the process of destruction of the cork is repeated to a predetermined depth - usually to the depth of artificial slaughter.

Предлагаемая насадка гидромониторная обеспечивает эффективный вымыв, вынос песка с забоя скважины за счет вихревого потока промывочной жидкости через тангенциальные каналы на теле насадки, а также создает мощный поток через центральный промывочный канал при утыкании штока поршня в осевший песок.The proposed nozzle hydromonitor provides effective leaching, removal of sand from the bottom of the well due to the vortex flow of flushing fluid through the tangential channels on the body of the nozzle, and also creates a powerful stream through the central flushing channel when the piston rod is pushed into the settled sand.

Таким образом, с помощью предлагаемой полезной модели достигается технический результат - повышение эффективности очистки забоя скважины посредством центрального канала гидронасадки, а также создания тангенциальных струй, которые вихреобразно распространяются от забоя скважины, поднимая взвесь песка к устью скважины. Особенностью предлагаемой полезной модели является и то, что в случае утыкания центрального канала в песчаную пробку происходит перекрывание тангенциальных каналов из-за перемещения поршня центрального канала против подачи гидромониторной насадки, вследствие чего промывочная жидкость начинает истекать только из центрального канала.Thus, using the proposed utility model, a technical result is achieved - increasing the efficiency of cleaning the bottom of the well by means of a central hydraulic nozzle channel, as well as creating tangential jets that swirl from the bottom of the well, raising a suspension of sand to the wellhead. A feature of the proposed utility model is that in the case of a central channel sticking into a sand cork, the tangential channels overlap due to the displacement of the central channel piston against the supply of the hydraulic nozzle, as a result of which the flushing liquid begins to flow only from the central channel.

Claims

The hydraulic nozzle is made of a monolithic body, the inner part of which is formed by a three-stage cylindrical cavity of different diameters, intended for the passage of washing liquid, characterized in that a piston containing a washing channel is placed in the lower part of the cavity of the smaller diameter housing, the lower part of the piston rod is made at an angle to the horizontal , a thrust washer is placed in the upper part of the cavity of the case of a smaller diameter, restricting the movement of the piston inside the case, on the side surface of the lower h The housing parts have at least three openings located at an angle of 45 ° to the axis of the housing.