RU2015445C1

RU2015445C1 - Device for cleaning of formation bottom hole zone

Info

Publication number: RU2015445C1
Authority: RU
Inventors: А.Ф. Беленьков; А.И. Егорычев; А.К. Ягафаров
Priority date: 1990-12-16
Filing date: 1990-12-16
Publication date: 1994-06-30

Abstract

FIELD: oil and gas producing industry. SUBSTANCE: device has bushing with seat in its upper part for waste element, return valves one of which is installed in upper part of casing while the other one, in lower step of differential bushing, circular piston and shearing element. Packer is positioned inside of device casing which has additional axial and radial channels. Sleeve is provided radial channels while upper step of differential bushing has axial channels. EFFECT: improved design. 1 dwg

Description

Изобретение относится к нефтяной и газовой промышленности и может быть использовано для воздействия на призабойную зону пласта и освоения скважины. Известно устройство для очистки призабойной зоны пласта [1], включающее пакер, корпус с верхним и нижним рядами окон, установленные в нижних окнах обратные клапаны, размещенный в корпусе плунжер с радиальными каналами и седлами в его верхней и нижней частях под бросовые запорные элементы, причем плунжер выполнен с размещенными между его радиальными каналами и нижним седлом окнами, совпадающими в исходном положении с окнами корпуса, в которых установлены обратные клапаны. The invention relates to the oil and gas industry and can be used to affect the bottom-hole formation zone and well development. A device for cleaning the bottom-hole zone of the formation [1], including a packer, a housing with upper and lower rows of windows, check valves installed in the lower windows, a plunger in the housing with radial channels and seats in its upper and lower parts for waste shut-off elements, moreover the plunger is made with windows placed between its radial channels and the lower saddle, coinciding in the initial position with the case windows in which the check valves are installed.

Недостатком этого устройства является сложность технологического процесса по очистке призабойной зоны пласта, так как на поверхности требуется проведение работ сначала по снижению уровня жидкости в затрубном пространстве, а затем создание давления в колонне насосно-компрессорных труб. Все это вызывает значительные затраты времени и средств. Кроме того, для приведения устройства в рабочее положение требуются дополнительные затраты времени на установку пакера. The disadvantage of this device is the complexity of the technological process for cleaning the bottomhole formation zone, since on the surface it is necessary to carry out work first to reduce the liquid level in the annulus, and then create pressure in the tubing string. All this causes a significant investment of time and money. In addition, to bring the device into working position, additional time is required to install the packer.

Наиболее близким к предлагаемому (прототип) является устройство для очистки призабойной зоны скважины [2], содержащее корпус с радиальными каналами, связанный с колонной труб муфтой с осевым каналом, пакер. установленную в корпусе полуют подпружиненную дифференциальную втулку, большая ступень которой выполнена с радиальными каналами, сообщающими через каналы корпуса затрубное пространство с подпакерной зоной, снабженную стопором в виде концентрично размещенных относительно нее пружин с установленной с возможностью осевого перемещения относительно пружин регулировочной гайкой и выполненную в нижней части с внутренним кольцевым выступом, при этом меньшая ступень дифференциальной втулки выполнена с заглушенным верхним торцом, перекрывающим осевой канал муфты, и радиальными каналами для сообщения в крайнем нижнем положении дифференциальной втулки полости колонны труб с подпакерной зоной. Closest to the proposed (prototype) is a device for cleaning the bottom-hole zone of the well [2], comprising a housing with radial channels connected to the pipe string with a coupling with an axial channel, a packer. a spring-loaded differential sleeve installed in the housing is hollow, a large step of which is made with radial channels communicating through the housing channels an annular space with a sub-packer zone, equipped with a stopper in the form of springs concentrically arranged relative to it with an adjusting nut installed with the possibility of axial movement relative to the springs and made in the lower part with an inner annular protrusion, while the smaller stage of the differential sleeve is made with a blanked upper end, overlapping ayuschim clutch axial channel and radial channels for communication in the lowest position of the differential sleeve cavity tubing string with packer zone.

Недостатком этого устройства является сложность технологического процесса по очистке призабойной зоны пласта, так как требуется установка пакера, прокачивание жидкости по затрубному пространству, снятие пакера, прокачивание жидкости по колонне насосно-компрессорных труб для промывки забоя от загрязнений в пласте. Все это вызывает значительные затраты времени и средств. The disadvantage of this device is the complexity of the technological process for cleaning the bottomhole formation zone, since it requires the installation of a packer, pumping fluid through the annulus, removing the packer, pumping fluid through the tubing string to flush the bottom from contamination in the formation. All this causes a significant investment of time and money.

Целью изобретения является упрощение процесса очистки призабойной зоны пласта при одновременном снижении затрат на его производство. The aim of the invention is to simplify the process of cleaning the bottomhole formation zone while reducing the cost of its production.

Поставленная цель достигается тем, что в известном устройстве, содержащем корпус с радиальными каналами, связанный с колонной труб муфтой с осевым каналом, пакер, установленную в корпусе полую подпружиненную дифференциальную втулку, большая ступень которой выполнена с радиальными каналами, сообщающими через каналы корпуса затрубное пространство с подпакерной зоной, снабженную стопором в виде концентрично размещенных относительно нее пружин с установленной с возможностью осевого перемещения относительно пружин регулировочной гайкой и выполненную в нижней части с внутренним кольцевым выступом, при этом меньшая ступень дифференциальной втулки выполнена с заглушенным верхним торцом, перекрывающим осевой канал муфты и радиальными каналами для сообщения в крайнем нижнем положении дифференциальной втулки полости колонны труб с подпакерной зоной, муфта снабжена закрепленной в осевом канале пустотелой втулкой с седлом в верхней части под бросовый запорный элемент и выполнена с перекрытым пустотелой втулкой радиальным каналом, корпус снабжен в верхней части обратным, а в среднем части над уступом большой ступени дифференциальной втулки нагнетательными клапанами, выполнен с дополнительным осевым каналом, взаимодействующим с нагнетательным клапаном и сообщающим полость колонны труб с внутренней полостью уплотнительного элемента пакера, большая ступень дифференциальной втулки снабжена нагнетательным клапаном, выполненным в уступе от большой ступени к меньшей в виде осевых каналов, перекрытых подпружиненным кольцевым поршнем, причем осевые каналы гидравлически связаны с внутренней полостью дифференциальной втулки, меньшая ступень которой выполнена с открытым верхним торцом. This goal is achieved by the fact that in the known device comprising a housing with radial channels connected to the pipe string by a sleeve with an axial channel, a packer installed in the housing is a hollow spring-loaded differential sleeve, a large stage of which is made with radial channels communicating annular space with sub-packer zone, equipped with a stopper in the form of springs concentrically placed relative to it with an adjusting nut installed with the possibility of axial movement relative to the springs and made in the lower part with an inner annular protrusion, while the smaller stage of the differential sleeve is made with a damped upper end that overlaps the axial channel of the coupling and radial channels for communication in the extreme lower position of the differential sleeve of the cavity of the pipe string with a sub-packer zone, the coupling is equipped with an axial channel fixed a hollow sleeve with a saddle in the upper part under the junk locking element and is made with a radial channel blocked by the hollow sleeve, the housing is provided with a reverse in the upper part, on the average, the parts above the ledge of the large stage of the differential sleeve by pressure valves are made with an additional axial channel interacting with the pressure valve and communicating the cavity of the pipe string with the internal cavity of the packer sealing element, the large stage of the differential sleeve is equipped with a pressure valve made in the step from the large stage to the smaller in the form of axial channels blocked by a spring-loaded annular piston, and the axial channels are hydraulically connected to the internal cavity of the differential potential sleeve, the smaller step of which is made with the open upper end.

На чертеже показан продольный разрез предлагаемого устройства. The drawing shows a longitudinal section of the proposed device.

Устройство состоит из корпуса 1, включающего обратный 2 и нагнетательный 3 клапаны, при этом корпус выполнен с основным осевым 4, радиальным 5 и дополнительным осевым 6 каналами. Дополнительный осевой канал 6 взаимодействует с нагнетательным клапаном 3 и сообщает полость колонны насосно-компрессорных труб, на которых устройство опускают в скважину, с внутренней полостью уплотнительного элемента 7 пакера, размещенного на наружной поверхности корпуса 1. The device consists of a housing 1, including a return 2 and pressure 3 valves, while the housing is made with the main axial 4, radial 5 and additional axial 6 channels. An additional axial channel 6 interacts with the discharge valve 3 and communicates the cavity of the tubing string, on which the device is lowered into the well, with the internal cavity of the packer sealing element 7 located on the outer surface of the housing 1.

В верхней части корпуса 1 размещена муфта 8, в осевом канале которой на срезаемом элементе 9 закреплена пустотелая втулка 10 с седлом в верхней части под бросовый запорный элемент, перекрывающая радиальный канал 11 муфты 8. A clutch 8 is placed in the upper part of the housing 1, in the axial channel of which a hollow sleeve 10 with a saddle in the upper part under the thrown shut-off element covering the radial channel 11 of the clutch 8 is fixed on the element to be cut 9.

Во внутренней полости корпуса 1 размещена полая дифференциальная втулка 12, удерживаемая в исходном положении силовой пружиной 13, большая ступень которой содержит обратный клапан 14 и нагнетательный клапан, размещенный на уступе и выполненный в виде осевых каналов 15, перекрытых кольцевым поршнем 16 с возвратной пружиной 17. Меньшая ступень дифференциальной втулки 12 выполнена с открытым верхним торцом. In the internal cavity of the housing 1 there is a hollow differential sleeve 12, held in its original position by a power spring 13, a large stage of which contains a check valve 14 and a discharge valve placed on a ledge and made in the form of axial channels 15, blocked by an annular piston 16 with a return spring 17. The smaller stage of the differential sleeve 12 is made with an open upper end.

Для производства работ по очистке призабойной зоны пласта муфту 8 устройства соединяют с колонной НКТ и опускают в скважину. Во время спуска скважинная жидкость через радиальный канал 5 и обратный клапан 2 корпуса 1 поступает в колонну НКТ и заполняет ее. To perform work on cleaning the bottom-hole zone of the formation, the coupling 8 of the device is connected to the tubing string and lowered into the well. During the descent, the borehole fluid through the radial channel 5 and the check valve 2 of the housing 1 enters the tubing string and fills it.

После достижения требуемой глубины спуска по колонне НКТ прокачивают рабочую жидкость. Во время прокачки обратный клапан 2 закрывается и весь поток рабочей жидкости устремляется в дополнительный осевой канал 6, попадает во внутреннюю полость уплотнительного элемента 7 пакера, произведя его растяжение, прижатие к стенкам скважины и герметичное разобщение призабойной зоны пласта от вышележащей части скважины. After reaching the required depth of descent, the working fluid is pumped through the tubing string. During pumping, the non-return valve 2 closes and the entire flow of the working fluid rushes into the additional axial channel 6, enters the inner cavity of the packer sealing element 7, stretching it, pressing it against the walls of the well and tight separation of the bottom-hole formation zone from the overlying part of the well.

После этого открывается нагнетательный клапан 3, пружина которого рассчитана на давление пакеровки, и поток рабочей жидкости устремляется в полость над нагнетательным клапаном большой ступени дифференциальной втулки 12, создавая перепад давлений. Под действием этого перепада кольцевой поршень 16 и дифференциальная втулка 12 совместно начинают двигаться вниз, сжимая соответственно возвратную 17 и силовую 13 пружины, а также жидкость, находящуюся в подпакерной зоне. Поскольку жидкость практически не сжимается, а сила сопротивления пласта нагнетанию в него жидкости больше сил сопротивления обратного клапана 14 (пружина, движение жидкости по осевому каналу), то последний открывается и жидкость, находящаяся в подпакерной зоне (впоследствии пластовая жидкость вместе с продуктами загрязнения пласта), начинает попадать во внутреннюю полость пустотелой дифференциальной втулки 12, а затем в основной осевой канал 4 корпуса 1. В определенный момент времени, когда кольцевой поршень 16 доходит до уступа корпуса, он останавливается и открывается от уступа дифференциальной втулки 12. After that, the discharge valve 3 opens, the spring of which is designed for packing pressure, and the flow of the working fluid rushes into the cavity above the discharge valve of the large stage of the differential sleeve 12, creating a pressure differential. Under the influence of this differential, the annular piston 16 and the differential sleeve 12 together begin to move downward, compressing the return spring 17 and the force 13 of the spring, as well as the liquid located in the under-packer zone. Since the fluid is practically not compressed, and the force of the formation resistance to injection into it is greater than the resistance forces of the check valve 14 (spring, fluid movement along the axial channel), the latter also opens up the fluid located in the sub-packer zone (subsequently, the formation fluid together with the formation pollution products) begins to fall into the internal cavity of the hollow differential sleeve 12, and then into the main axial channel 4 of the housing 1. At a certain point in time, when the annular piston 16 reaches the ledge of the housing, about stops and opens on the ledge of the differential sleeve 12.

При этом поток рабочей жидкости через осевые каналы нагнетательного клапана дифференциальной втулки 12 и корпуса 1 оказывается связанным с надпакерной зоной межтрубного пространства. Поскольку давление в этой зоне меньше, то происходит падение давления в потоке рабочей жидкости за нагнетательным клапаном. В результате этого под действием упругих сил возвратной 17 и силовой 13 пружин занимают исходное положение соответственно кольцевой поршень 16 и дифференциальная втулка 12. In this case, the flow of the working fluid through the axial channels of the discharge valve of the differential sleeve 12 and the housing 1 is associated with the over-packer zone of the annular space. Since the pressure in this zone is less, a pressure drop occurs in the flow of the working fluid behind the discharge valve. As a result of this, under the action of the elastic forces of the return 17 and force 13 springs, the annular piston 16 and the differential sleeve 12 occupy the initial position, respectively.

С началом движения дифференциальной втулки 12 вверх закрывается обратный клапан 14 и жидкость из подпакерной зоны, попавшая во внутреннюю полость дифференциальной втулки 12 и в основной осевой канал 4 корпуса 1, вытесняется в надпакерную зону. При движении дифференциальной втулки 12 вверх под ней образуется разрежение (депрессия на пласт), сопровождающееся поступлением из пласта в подпакерную зону пластовой жидкости вместе с закупоривающим материалом. With the beginning of the movement of the differential sleeve 12 upward, the check valve 14 closes and the liquid from the under-packer zone that has fallen into the internal cavity of the differential sleeve 12 and into the main axial channel 4 of the housing 1 is displaced into the over-packer zone. When the differential sleeve 12 moves upward under it, a vacuum (depression on the formation) is formed, accompanied by the entry of formation fluid from the formation into the sub-packer zone along with the clogging material.

Цикл работы устройства повторяется. Время работы устройства по очистке пласта зависит от степени его загрязнения. Перед окончанием очистки в колонну НКТ забрасывают шарик, который, попадая в седло, перекрывает канал пустотелой втулки 10. В результате этого резко возрастает давление прокачиваемой рабочей жидкости, под действием которого происходит срез элемента 9, перемещение пустотелой втулки 10 и освобождение радиального канала 11 муфты 8. После освобождения радиального канала 11 давление на насосе падает, прокачку рабочей жидкости прекращают. Вследствие этого давление во внутренней полости колонны НКТ и затрубном пространстве выравнивается, а пакер принимает исходное положение. The cycle of the device is repeated. The operating time of the device for cleaning the formation depends on the degree of contamination. Before cleaning, a ball is thrown into the tubing string, which, falling into the saddle, blocks the channel of the hollow sleeve 10. As a result, the pressure of the pumped working fluid increases sharply, under the influence of which the element 9 is cut, the hollow sleeve 10 moves and the radial channel 11 of the coupling 8 is released . After the release of the radial channel 11, the pressure on the pump drops, pumping of the working fluid is stopped. As a result, the pressure in the inner cavity of the tubing string and annulus is equalized, and the packer assumes its original position.

После этого приступают к испытанию продуктивного горизонта с очищенной призабойной зоной пласта, используя известные методы. Например, при снижении уровня жидкости пластовая жидкость во внутреннюю полость колонны НКТ поступает через радиальный канал 11. По окончании испытания производят подъем колонны НКТ, при этом опорожнение колонны происходит через радиальный канал 11 муфты 8. After that, they begin to test the productive horizon with a cleaned bottomhole formation zone using known methods. For example, when the fluid level decreases, the formation fluid enters the inner cavity of the tubing string through the radial channel 11. At the end of the test, the tubing string is lifted, and the string is emptied through the radial channel 11 of the sleeve 8.

Использование предлагаемого изобретения в сравнении с прототипом позволяет упростить процесс очистки призабойной зоны пласта при одновременном снижении затрат на его производство, поскольку из общего цикла исключаются технологические операции и затраты времени, связанные с установкой и снятием пакера, промывкой призабойной зоны, обвязкой поверхностного оборудования. Особенно эти затраты возрастают, когда общий цикл работ включает несколько операций по очистке и промывке призабойной зоны. Кроме того, подъем предлагаемого устройства из скважины в отличие от прототипа происходит с опорожнением колонны НКТ. The use of the invention in comparison with the prototype allows to simplify the process of cleaning the bottom-hole zone of the formation while reducing the cost of its production, since the technological cycle and time costs associated with installing and removing the packer, washing the bottom-hole zone, strapping surface equipment are excluded from the general cycle. Especially these costs increase when the overall work cycle includes several operations for cleaning and washing the bottom-hole zone. In addition, the lifting of the proposed device from the well, unlike the prototype, occurs with the emptying of the tubing string.

Claims

DEVICE FOR CLEANING THE BOTTOM AREA OF THE PLASTIC SUBSTANCE, comprising a hollow coupling rigidly connected to the pipe string, a housing with axial and radial channels rigidly connected to the coupling, a packer mounted on the housing and axially moving the hollow spring loaded differential sleeve with a radial channel for communication cavity pipe string with a bottomhole zone in the lower position of the differential sleeve, characterized in that, in order to increase the efficiency of the device due to the simplification of the process bottom-hole zone cleaning, it is equipped with a connected shear element with a coupling pipe with a saddle for a thrown element, a discharge and two non-return valves and a spring-loaded ring piston, the housing and differential sleeve are made with peripheral axial channels, the coupling is made with a radial channel, one non-return valve is placed in the axial the housing channel at its upper end, the other in the cavity of the differential sleeve at its lower end, and the discharge valve is located in the peripheral channel of the housing, while the spring loaded The piston is mounted above the peripheral axial channels of the differential sleeve with the possibility of communicating the cavity of the pipe string through the axial peripheral channels of the housing and the differential sleeve and the cavity of the differential sleeve with annular over-packer space in the lower position of the differential sleeve, the sealing element forms a cavity hydraulically connected through the peripheral axial channel to the body housing with a cavity of the pipe string, and the pipe is installed in the coupling with the possibility of overlapping its radial channels.