RU2047740C1

RU2047740C1 - Well flushing out device

Info

Publication number: RU2047740C1
Authority: RU
Inventors: Л.Х. Ибрагимов; В.Я. Неврюев; В.И. Безе
Original assignee: Ибрагимов Лечи Хамзатович
Priority date: 1992-06-05
Filing date: 1992-06-05
Publication date: 1995-11-10

Abstract

FIELD: oil and gas industry. SUBSTANCE: well flushing out device has a hollow body with inlet and annular channels. The body is provided with a tip. The tip has an axial channel. The tip is rigidly attached to the body. A generator of hydrodynamic pulses is mounted in the body co-axially with the tip. There are additional generators of hydrodynamic pulses arranged in the tip circumferentially relative to the axial channel. These additional generators are in hydraulic engagement with the inlet channel. The main generator of hydraulic pulses is a combination of a converging tube, a critical hole, and a diffuser arranged in series. EFFECT: higher efficiency. 4 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, а именно к устройствам для очистки и промывки ствола скважины гидродинамическими импульсами рабочей жидкости. The invention relates to the oil and gas industry, and in particular to devices for cleaning and washing a wellbore with hydrodynamic pulses of a working fluid.

Известно устройство для очистки ствола скважины, содержащее лебедку, генератор импульсов электрического тока, соединенный через трос-кабель с коаксиальной системой электродов с корпусом с рабочей камерой и каналами для выброса жидкости из рабочей камеры и для всасывания жидкости в рабочую камеру, причем каналы выброса жидкости выполнены криволинейными и оси их входных отверстий составляют острый угол с вертикальной осью устройства [1] Недостатком устройства является низкая эффективность очистки и промывки вследствие неуправляемости движения волн давления, возникающих при электрическом разряде между электродами, и малой их разрушающей и очищающей способности промывки пробок в стволе скважины. A device for cleaning a wellbore, comprising a winch, an electric current pulse generator connected via a cable to a coaxial electrode system with a housing with a working chamber and channels for ejecting liquid from the working chamber and for sucking fluid into the working chamber, wherein the fluid ejection channels are made curved and the axes of their inlets make an acute angle with the vertical axis of the device [1] The disadvantage of the device is the low efficiency of cleaning and flushing due to uncontrollability the movement of pressure waves arising from an electric discharge between the electrodes, and their small destructive and cleaning ability to flush plugs in the wellbore.

Известно устройство для очистки ствола нефтяных скважин, содержащее полый корпус, жестко закрепленный к корпусу наконечник с осевым каналом, последовательно размещенные вдоль оси корпуса и гидравлически связанные между собой входной канал, кольцевой канал и соосно размещенный генератор гидродинамических импульсов. На корпусе навинчена трубчатая часть и переводник для соединения с колонной труб и наземным насосным агрегатом [2] Однако устройство малоэффективно, так как создает слабые гидравлические удары низкой частоты, слабо размывает пробкообразующие осадки, не обладает эффектом среза отложений и наплывов с поверхности труб и стенок скважины. Устройство слабо обеспечивает диспергирование частиц, образующих осадок и пробки, не способствует образованию устойчивых высокодиспергированных суспензий, которые легко и без последствий могут быть удалены из скважины. A device for cleaning an oil wellbore is known, comprising a hollow body, a tip rigidly fixed to the body with an axial channel, successively placed along the body axis and hydraulically interconnected inlet channel, an annular channel and a coaxially placed hydrodynamic pulse generator. A tubular part and an adapter are screwed onto the body for connection with a pipe string and a ground pump unit [2] However, the device is ineffective because it creates weak hydraulic shocks of low frequency, weakly erodes cork-forming sediments, and does not have the effect of cutting off deposits and flows from the surface of pipes and borehole walls . The device weakly provides dispersion of the particles forming the sediment and plugs, does not contribute to the formation of stable highly dispersed suspensions, which can easily and without consequences be removed from the well.

Генератор гидродинамических импульсов имеет подвижные детали, что снижает надежность и эффективность его работы, часто приводит к отказу генератора, что связано с необходимостью подъема колонны труб и извлечения генератора из скважины, его ревизии и повторного спуска в скважину. The hydrodynamic pulse generator has moving parts, which reduces the reliability and efficiency of its operation, often leads to generator failure, due to the need to raise the pipe string and remove the generator from the well, revise it and re-launch it into the well.

Целью изобретения является повышение эффективности работы путем генерирования мощных гидравлических ударов высокой частоты и увеличенных амплитуд ударной волны. The aim of the invention is to increase the efficiency by generating powerful hydraulic shocks of high frequency and increased amplitudes of the shock wave.

Целью является и создание срезывающего и размывающего воздействия на стенки скважины путем направления струи рабочей жидкости и гидравлических ударов под углом к стенке по всему периметру ствола скважины. The goal is to create a shear and erosion effect on the walls of the well by directing a jet of working fluid and water hammer at an angle to the wall around the entire perimeter of the wellbore.

Целью является и повышение диспергирующей способности устройства путем генерирования гидравлических импульсов повышенного давления и частоты. The goal is to increase the dispersing ability of the device by generating hydraulic pulses of high pressure and frequency.

Целью изобретения является повышение промывочной способности путем воздействия по всему сечению ствола на пробки, образовавшиеся в сечении ствола скважины. The aim of the invention is to increase the flushing ability by exposing the entire cross section of the trunk to plugs formed in the cross section of the wellbore.

Достигается это тем, что устройство для промывки скважины, содержащее полый корпус с входным каналом, жестко прикрепленный к полому корпусу наконечник с осевым каналом и соосно с ним размещенный генератор гидродинамических импульсов, гидравлически связанный через осевой канал с входным каналом, усовершенствовано тем, что оно снабжено дополнительными генераторами гидродинамических импульсов, размещенными в наконечнике по окружности относительно осевого канала и гидравлически связанными с входным каналом, при этом каждый генератор гидродинамических импульсов выполнен в виде последовательно расположенных конфузора, критического отверстия и диффузора. This is achieved by the fact that the device for washing a well, comprising a hollow body with an inlet channel, a tip rigidly attached to the hollow body with an axial channel and a hydrodynamic pulse generator coaxially located with it, hydraulically connected through the axial channel with the inlet channel, is improved in that it is provided additional hydrodynamic pulse generators placed at the tip around the circumference relative to the axial channel and hydraulically connected to the input channel, with each generator Drodynamic pulses made in the form of sequentially located confuser, critical hole and diffuser.

Новым является и то, что оно снабжено обтекателем, установленным в наконечнике, а на внутренней поверхности корпуса в зоне расположения обтекателя выполнен многозаходный винтовой (вихревым) канал. New is the fact that it is equipped with a fairing installed in the tip, and on the inner surface of the housing in the area of the fairing there is a multi-start helical (vortex) channel.

Новым является и то, что многозаходный винтовой канал выполнен трехзаходным. New is the fact that the multi-helical channel is made three-way.

Новым является и то, что в корпусе выполнены наклонные направляющие каналы, гидравлически связанные с кольцевым каналом и конфузорами дополнительных генераторов. The new fact is that the housing has inclined guide channels hydraulically connected to the annular channel and the confusers of additional generators.

В устройстве рабочая жидкость (агент) под давлением получает ускорение и завихрение во входном канале, в вихревых каналах, в кольцевой камере, конфузоре, критическом отверстии и диффузоре. В диффузоре идет процесс кавитации, т. е. образование пустот и каверн, заполненных паром, газом и парогазовой смесью, что приводит к генерированию гидравлических ударов, вибрации высокой частоты при переносе каверн в область повышенного давления, в которой происходит мгновенная конденсация пара и пузырьки-пустоты каверны схлопываются, создавая значительные давления. In the device, the working fluid (agent) under pressure receives acceleration and swirl in the inlet channel, in the vortex channels, in the annular chamber, the confuser, the critical hole and the diffuser. In the diffuser, there is a cavitation process, i.e., the formation of voids and caverns filled with steam, gas and a gas-vapor mixture, which leads to the generation of hydraulic shocks and high-frequency vibrations when the caverns are transferred to the high-pressure region, in which instant condensation of steam and bubbles occurs. cavity voids collapse, creating significant pressure.

Направленные под острым углом по периферии устройства струи рабочей жидкости из дополнительных генераторов пересекаются между собой. При этом каверны и пустоты, заполненные газом, паром и парогазовой смесью, сталкиваются между собой, объединяются в увеличенные по объему каверны и пустоты, которые в следующее мгновение схлопываются в области высокого давления в стволе скважины, вызывая многократно увеличенные гидравлические удары, увеличивая срезающий, скалывающий и счищающий эффект, дробление и диспергирование пробкообразующих материалов и суспензий в стволе скважины. The jets of the working fluid from additional generators directed at an acute angle around the periphery of the device intersect with each other. At the same time, caverns and voids filled with gas, steam and a gas-vapor mixture collide with each other, are combined into larger caverns and voids, which in the next instant collapse in the high-pressure region in the wellbore, causing repeatedly increased hydraulic shocks, increasing the shearing and shearing and wiping effect, crushing and dispersion of cork-forming materials and suspensions in the wellbore.

Эти же явления имеют место и при истечении и сталкивании струй рабочей жидкости, истекающей из расположенного по оси устройства генератора, а также струй рядом расположенных дополнительных генераторов. The same phenomena occur during the expiration and collision of the jets of the working fluid flowing from the generator located along the device axis, as well as the jets of adjacent additional generators located nearby.

Эти струи пересекаются между собой по всему сечению ствола скважины, а каверны и пустоты сталкиваются между собой, часть из которых объединяется в удвоенные и утроенные по объему каверны и пустоты. Эти каверны и пустоты, попадая в область повышенного давления ствола скважины, схлопываются, вызывая многократно увеличенные гидравлические удары высокой частоты. Образование каверн и пустот удвоенных и утроенных объемов и их схлопывание содействует усилению гидравлических ударов, провоцированию колебательных процессов и усилению очищающих явлений, проистекающих в жидкой среде ствола скважины. Это позволяет значительно повысить эффективность промывки скважин. These jets intersect each other over the entire cross section of the wellbore, and caverns and voids collide with each other, some of which are combined into doubled and tripled in volume caverns and voids. These caverns and voids, falling into the region of increased pressure of the wellbore, collapse, causing repeatedly increased hydraulic shocks of high frequency. The formation of caverns and voids of doubled and tripled volumes and their collapse helps to increase water hammer, provoke oscillatory processes and intensify the cleaning phenomena that occur in the liquid medium of the wellbore. This can significantly increase the efficiency of flushing wells.

Сопоставительно анализ с прототипом показывает наличие у предлагаемого устройства новых признаков: дополнительные генераторы, выполнение генераторов в виде конфузора, критического отверстия и диффузора и т.д. что позволяет утверждать, что заявленное устройство соответствует критерию изобретения "новизна". Comparative analysis with the prototype shows the presence of new features in the proposed device: additional generators, generators in the form of a confuser, a critical hole and a diffuser, etc. which allows us to argue that the claimed device meets the criteria of the invention of "novelty."

При изучении других технических решений в данной области техники признаки, отличающие заявляемое изобретение от прототипа, не были выявлены и поэтому обеспечивают заявляемому решению соответствие критерию "изобретательский уровень". When studying other technical solutions in this technical field, the features that distinguish the claimed invention from the prototype were not identified and therefore provide the claimed solution with the criterion of "inventive step".

На фиг. 1 показан общий вид устройства на разрез; на фиг. 2 вид по стрелке А на фиг. 1; на фиг. 3 сечение Б-Б на фиг. 2; на фиг. 4 схема наземного оборудования. In FIG. 1 shows a General view of the device in section; in FIG. 2 is a view along arrow A in FIG. 1; in FIG. 3 section BB in FIG. 2; in FIG. 4 diagram of ground equipment.

Устройство имеет переводник 1 для соединения с насосно-компрессорными трубами 2 и резьбу 3 для соединения с полым корпусом 4, в котором образован входной канал 5. В канале 5 корпуса 4 выполнен вихревой канал 6 в виде многозаходного винтового канала, например, трехзаходного. Ниже канала 6 в корпусе 4 выполнена кольцевая расточка 7, под которой имеется выступ 8 с наклонными направляющими отверстиями 9. В нижней части корпус 4 резьбой 10 скреплен с наконечником 11. Наконечник 11 имеет соосный осевой канал 12 и размещенный на одной оси с осевым каналом 12 генератор 13 гидродинамических импульсов, выполненный в виде конфузора 14, критического отверстия 15 и диффузора 16, размещенных на одной оси и гидродинамически связанных между собой. The device has a sub 1 for connecting to the tubing 2 and a thread 3 for connecting to the hollow body 4, in which the inlet channel 5 is formed. In the channel 5 of the body 4, a vortex channel 6 is made in the form of a multi-helical channel, for example, a three-way. Below the channel 6, an annular bore 7 is made in the housing 4, under which there is a protrusion 8 with inclined guide holes 9. At the bottom, the housing 4 is fastened with a thread 10 to the tip 11. The tip 11 has a coaxial axial channel 12 and is located on the same axis as the axial channel 12 a hydrodynamic pulse generator 13, made in the form of a confuser 14, a critical hole 15 and a diffuser 16 placed on the same axis and hydrodynamically interconnected.

По окружности относительно генератора 13 размещены дополнительно генераторы 17, например их четыре. Генератор 17 гидродинамических импульсов выполнен в виде конфузора 18, критического отверстия 19 и диффузора 20 и гидравлически связан с наклонными направляющими отверстиями 9. Around the circumference relative to the generator 13 are placed additionally generators 17, for example four of them. The hydrodynamic pulse generator 17 is made in the form of a confuser 18, a critical hole 19 and a diffuser 20 and is hydraulically connected to the inclined guide holes 9.

В осевом канале 12 в наконечнике 11 на резьбе закреплен обтекатель 21, выполненный в виде последовательно расположенных сопряженных на общей оси усеченных конусов 22, 23 и обратного усеченного конуса 24, переходящего в цилиндрическую ступенчатую проточку 25, 26. Обтекатель 21 по оси имеет осевой канал 27, и в его верхней части выполнено граненное гнездо 28 под ключ. In the axial channel 12 in the tip 11, a fairing 21 is fixed on the thread, made in the form of truncated cones 22, 23 conjugated on a common axis and a reverse truncated cone 24, turning into a cylindrical stepped groove 25, 26. The cowling 21 has an axial channel 27 along the axis , and in its upper part is made a faceted socket 28 turnkey.

В корпусе 4 кольцевой расточки 7, обратным усеченным конусом 24, ступенчатой расточкой 25 и выступом 8 образован кольцевой канал 29, который гидравлически связан наклонными направляющими отверстиями 9 с конфузорами 18 дополнительных генераторов 17. An annular channel 29 is formed in the housing 4 of the annular bore 7, a reverse truncated cone 24, a stepped bore 25 and a protrusion 8, which is hydraulically connected by inclined guide holes 9 with the confusers 18 of additional generators 17.

На устье скважины 30 устанавливают трубную головку фонтанной арматуры 31, спускают колонну НКТ в скважину и обвязывают насосный агрегат 32 через фильтр 33 с трубным пространством 34 скважины 30, с другой стороны насосный агрегат 32 обвязывают с емкостью 35, которая обвязана с затрубным пространством 36 скважины 30. Затрубное пространство оснащают манометром. Ведомая (верхняя) труба колонны НКТ оснащается вертлюгом, который подвешивается на талевый крюк установки А-50, УПТ-50. Вертлюг с выкидом передвижного насосного агрегата связывается через шарнирные соединения трубами с халибуртоновским окончанием. Перед началом промывки скважины на устье устанавливают сальниковое уплотнение, позволяющее предотвратить утечки рабочего агента при работе насосного агрегата в процессе спуска колонны НКТ. At the wellhead 30, the pipe head of the fountain valve 31 is installed, the tubing string is lowered into the well and the pump unit 32 is tied through the filter 33 with the pipe space 34 of the well 30, on the other hand, the pump unit 32 is tied with a tank 35 that is connected to the annular space 36 of the well 30 The annulus is equipped with a manometer. The driven (upper) pipe of the tubing string is equipped with a swivel, which is suspended on the hook hook of the A-50, UPT-50 installation. The swivel with the ejection of the mobile pump unit is connected through articulated joints with pipes with a haliburton end. Before flushing the well, a packing is installed at the wellhead to prevent leakage of the working agent during operation of the pump unit during the descent of the tubing string.

Устройство работает следующим образом. The device operates as follows.

В скважину на колонне НКТ спустили устройство и установили над пробкой (или осадками), не доходя 8-10 метров. Обвязали устье скважины 30 насосным агрегатом 32 и емкостью 35, как показано на фиг. 4, с применением вертлюга, который подвешен на талевый крюк установки А-50 (УПТ-50). The device was lowered into the well on the tubing string and installed over the cork (or sediments), not reaching 8-10 meters. The wellhead 30 was tied up with a pump unit 32 and a tank 35, as shown in FIG. 4, with the use of a swivel, which is suspended on a hook hook installation A-50 (UPT-50).

Рабочей жидкостью (агентом) используют воду, дегазированную нефть, пар, растворители, кислоты, суспензии на нефтяной и водной основе, пены и др. Рабочий агент выбирается в зависимости от состава пробки или осадка (соль, песок, парафин, асфальтены, смолы, газовые гидраты в нефтяных скважинах; жидкость на забое, газовые гидраты в газовых скважинах). Восстанавливают циркуляцию рабочего агента на малой производительности агрегата, а затем выходят на режим очистки пробки на производительности 7-20 л/с (р 14-22 МПа). Циркуляцию рабочей жидкости осуществляют до полной промывки пробки (осадка). Обработку ведут со скоростью спуска устройства в пределах 0,1-0,35 м/мин. The working fluid (agent) is water, degassed oil, steam, solvents, acids, suspensions based on oil and water, foams, etc. The working agent is selected depending on the composition of the cork or sediment (salt, sand, paraffin, asphaltenes, resins, gas hydrates in oil wells; liquid at the bottom, gas hydrates in gas wells). Restore the circulation of the working agent at low productivity of the unit, and then enter the cork cleaning mode at a productivity of 7-20 l / s (p 14-22 MPa). The circulation of the working fluid is carried out until the tube is completely rinsed (sediment). Processing is carried out with a speed of descent of the device in the range of 0.1-0.35 m / min.

Рабочая жидкость из НКТ попадает во входной канал 5 и обтекателем 21 направляется в вихревой канал 6, где рабочая жидкость в винтовых многозаходных каналах получает начальную закрутку и увеличение скорости потока в 1,3-1,5 раза. The working fluid from the tubing enters the inlet channel 5 and the cowling 21 is directed to the vortex channel 6, where the working fluid in the screw multi-pass channels receives the initial swirl and an increase in the flow rate by 1.3-1.5 times.

Закрученный поток направляют в кольцевой канал 29, где скорость потока рабочей жидкости повышается, стабилизируется и под давлением жидкости постоянно проталкивается в наклонные направляющие отверстия 9. Из отверстий 9 поток поступает в дополнительные генераторы 17, а именно в конфузор 18, где скорость жидкости возрастает в 2-3 раза. Из конфузора 18 поток рабочей жидкости направляют в критические отверстия 19, где скорость потока приобретает критическое значение, при которой начинается процесс локального разрыва сплошности потока с образованием пустот и каверн, заполненных паром, газом и парогазовой смесью. Далее поток направляют в диффузор 20, где скорость потока возрастает в 5-8 раз, что приводит к увеличению объема пустот и каверн в потоке рабочей жидкости и их количества. The swirling flow is directed into the annular channel 29, where the flow rate of the working fluid increases, stabilizes and is constantly pushed under the pressure of the fluid into the inclined guide holes 9. From the openings 9, the flow enters additional generators 17, namely into the confuser 18, where the fluid velocity increases by 2 -3 times. From the confuser 18, the flow of the working fluid is directed to the critical openings 19, where the flow velocity acquires a critical value, at which the process of local discontinuity of the flow continuity begins with the formation of voids and caverns filled with steam, gas and gas-vapor mixture. Next, the flow is directed to the diffuser 20, where the flow rate increases by 5-8 times, which leads to an increase in the volume of voids and caverns in the flow of the working fluid and their quantity.

Одновременно рабочую жидкость из входного канала 5 направляют в осевой канал 27 обтекателя 21 и далее в соосно размещенный генератор 13, т.е. в конфузор 14, критическое отверстие 15 и диффузор 16, где в потоке происходят процессы образования разрыва струи, пустот и каверн, заполненных паром, газом и парогазовой смесью. At the same time, the working fluid from the inlet channel 5 is sent to the axial channel 27 of the fairing 21 and then to the coaxially placed generator 13, i.e. into the confuser 14, the critical hole 15 and the diffuser 16, where the formation of a rupture of the jet, voids and caverns filled with steam, gas and gas-vapor mixture takes place in the stream.

На выходе из диффузоров 16 и 20 поток рабочей жидкости попадает в область повышенного давления, где пустоты и каверны схлопываются, смыкаются, т. е. идет процесс кавитации, сопровождающийся гидравлическими ударами, волновыми явлениями, вибрацией. At the outlet of the diffusers 16 and 20, the flow of the working fluid enters the high-pressure region, where voids and cavities collapse, close, i.e., there is a cavitation process accompanied by hydraulic shock, wave phenomena, and vibration.

Струи рабочей жидкости из дополнительных генераторов 17 размещенных по периферии устройства, направлены под острым углом на стенки скважины. Эти струи пересекаются между собой и при этом пустоты и каверны в них сталкиваются, объединяются в увеличенные по объему пустоты и каверны, которые в следующее мгновение схлопываются в области высокого давления ствола скважины, вызывая многократно увеличенные гидравлические удары и вибрации, увеличивающие срезывающий, скалывающий, дробящий и диспергирующий эффект устройства. The jets of working fluid from additional generators 17 located around the periphery of the device are directed at an acute angle to the walls of the well. These jets intersect with each other and at the same time, voids and cavities collide in them, combine into voids and caverns that increase in volume, which in the next instant collapse in the high-pressure region of the wellbore, causing repeatedly increased hydraulic shocks and vibrations that increase shearing, chipping, crushing and the dispersing effect of the device.

Пересечение струй рабочей жидкости имеет место по всему сечению ствола скважины, как между струями дополнительных генераторов, так и со струями соосно размещенного генератора 13, образуя трехкратное и более сталкивание и увеличение объемов пустот и каверн. Эти пустоты и каверны, попадая в область повышенного давления, схлопываются, смыкаются, вызывая многократно увеличенные гидравлические удары высокой частоты, провоцируя колебательные процессы и увеличение гидравлических ударов в жидкой среде в стволе скважины. The intersection of the jets of the working fluid takes place over the entire cross section of the wellbore, both between the jets of additional generators and with the jets of the coaxially placed generator 13, forming three or more collisions and an increase in the volume of voids and caverns. These voids and caverns, falling into the high-pressure region, collapse, close, causing repeatedly increased hydraulic shocks of high frequency, provoking oscillatory processes and an increase in hydraulic shocks in the liquid medium in the wellbore.

Песчаная пробка высотой 60 м на глубине 3000 м была размыта за 0,3 ч. A sand cork 60 m high at a depth of 3000 m was eroded in 0.3 hours.

При этом продуктивность скважины выросла в 1,8 раза относительно первоначальной продуктивности. At the same time, the productivity of the well increased by 1.8 times compared to the initial productivity.

Устройство позволяет повысить эффективность промывки скважин, размыв, скол, срез и диспергирование пробкообразующих осадков. The device allows to increase the efficiency of washing wells, erosion, cleavage, shear and dispersion of cork-forming sediments.

Claims

1. A WELL WASHING DEVICE, comprising a hollow body with an inlet channel, a tip rigidly attached to the hollow body with an axial channel and a hydrodynamic pulse generator coaxially located with it, hydraulically connected through the axial channel with the inlet channel, characterized in that it is provided with additional hydrodynamic generators pulses placed in the tip around the circumference relative to the axial channel and hydraulically connected to the input channel, with each hydrodynamic pulse generator in made in the form of sequentially placed confuser, critical hole and diffuser.

2. The device according to claim 1, characterized in that it is equipped with a fairing installed in the tip, and on the inner surface of the housing in the area of the fairing is made multi-start screw channel.

3. The device according to claim 2, characterized in that the multi-helical channel is made three-way.

4. The device according to claim 1, characterized in that the housing is made of inclined guide channels hydraulically connected to the input channel and confusers of additional generators.