RU2083805C1

RU2083805C1 - Device for clearing bottom hole

Info

Publication number: RU2083805C1
Application number: RU94032467A
Authority: RU
Inventors: Г.В. Ларионов; В.В. Кузнецов
Original assignee: Нефтегазодобывающее управление "Чернушканефть" Акционерного общества "Пермнефть"
Priority date: 1994-09-06
Filing date: 1994-09-06
Publication date: 1997-07-10
Also published as: RU94032467A

Abstract

FIELD: oil and gas industry. SUBSTANCE: device is intended for use in development, routine and overhaul repairs of oil, gas and injection wells for clearing bottom hole from sand plug. Device has hollow body with guide bush in its upper part. Installed in lower end of body is receiving valve. Connected to lower open end of pump-compressor tube string is plunger. Side walls of plunger lower part inserted into hollow body have radial through-holes. Installed between upper end of hollow body and circular shoulder made in plunger is spring which is in prestressed condition. Hollow body in its lower part above receiving valve is made splittable and is inserted into receiving valve body with possibility for axial displacement. Located on outer surface of hollow body between thrust shoulder and receiving valve body is packer sealing resting against bottom hole. When receiving valve comes in contact with bottom hole, plunger moves down. Under weight of pump-compressor tube string, packer sealing is tightly pressed against production string, higher pressure is created in under-packer space, and liquid together with sand, sludge fills inner space of device and pump-compressor tube string at high velocity. EFFECT: high efficiency. 1 dwg

Description

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности и предназначается к использованию для очистки забоя нефтяных, газовых и нагнетательных скважин после их бурения, а также при текущих и капитальных ремонтах скважин. The invention relates to the oil and gas industry and is intended for use for cleaning the bottom of oil, gas and injection wells after drilling, as well as for ongoing and major repairs of wells.

Известно устройство для очистки забоя скважины от песчаных пробок, которое состоит из полого корпуса с направляющей втулкой в его верхней части, поршня со штоком, установленного на нижнем конце корпуса приемного клапана, и размещенной на штоке пружины. Для разрыхления песчаных пробок на конце устройства предусмотрен дополнительный инструмент разрыхлитель, выполненный, например, в виде пики с конусной головкой, под которую в нижней части корпуса выполнено посадочное седло. В теле поршня устройства выполнены продольные перепускные каналы для перетока жидкости из нижней части устройства (из-под поршня) в верхнюю часть. С верхнего торца поршня свободно на штоке установлена крышка для перекрытия каналов в поршне. А для амортизации при ходе штока в крайнее верхнее и крайнее нижнее положения на штоке установлены пружины в свободном (ненагруженном) состоянии: одна вне корпуса, другая в корпусе. На верхнем конце устройства имеется проушина для крепления тартального канала, на котором известное устройство спускается в скважину для работы и поднимается на поверхность. A device for cleaning the bottom of the well from sand plugs is known, which consists of a hollow body with a guide sleeve in its upper part, a piston with a rod mounted on the lower end of the receiving valve body, and placed on the spring rod. For loosening sand plugs at the end of the device, an additional baking powder tool is provided, for example, made in the form of peaks with a conical head, under which a landing saddle is made in the lower part of the housing. In the piston body of the device, longitudinal bypass channels are made for fluid flow from the lower part of the device (from under the piston) to the upper part. From the upper end of the piston, a cap is freely installed on the rod to block the channels in the piston. And for depreciation during the stroke of the rod in the upper and lower positions, the springs are installed on the rod in a free (unloaded) state: one outside the body, the other in the body. At the upper end of the device there is an eyelet for attaching the tartal channel, on which the known device descends into the well for work and rises to the surface.

Однако известное устройство недостаточно эффективно в работе, поскольку собственный вес устройства не обеспечивает за один спуск полное заполнение ее внутренней полости песком, к тому же и объем полого корпуса устройства, в который засасывается песок, ограничен габаритами такого устройства. Поэтому для ликвидации пробки песка необходимо устройство спускать в скважину и поднимать для очистки на поверхность несколько раз, что ведет, к тому же, еще к износу тартального каната. А наличие продольных перепускных каналов в теле поршня и крышки для их перекрытия из-за засорения песком не обеспечивают в эксплуатации герметичность, что снижает эксплуатационную надежность устройства. However, the known device is not effective enough in operation, since the dead weight of the device does not provide complete filling of its internal cavity with sand in one run, and the volume of the hollow body of the device into which sand is sucked is limited by the dimensions of such a device. Therefore, to eliminate the sand plug, it is necessary to lower the device into the well and raise it to the surface several times for cleaning, which also leads to wear of the tartar rope. And the presence of longitudinal bypass channels in the piston body and the cover for their overlapping due to clogging with sand do not provide tightness in operation, which reduces the operational reliability of the device.

Целью изобретения является повышение эффективности работы устройства при очистке забоя скважины и расширение его эксплуатационных возможностей за счет придания устройству дополнительно свойства производить освоение такой скважины при одновременной простоте конструкции и обеспечения эксплуатационной надежности устройства. The aim of the invention is to increase the efficiency of the device when cleaning the bottom of the well and expanding its operational capabilities by giving the device additional properties to develop such a well while simplicity of design and ensuring the operational reliability of the device.

Поставленная цель достигается тем, что в известном устройстве для очистки забоя скважины, включающем полый корпус с направляющей втулкой в его верхней части, заведенный через направляющую втулку внутрь корпуса шток, соединенный с ним поршень, установленный на нижнем конце корпуса приемный клапан и размещенную на штоке пружину, новым является то, что поршень и шток выполнены в виде единого полого заглушенного с нижнего торца плунжера с наружным диаметром менее внутреннего диаметра корпуса, верхний конец плунжера соединен с нижним открытым концом колонны насоснокомпрессорных труб (НКТ), в боковых стенках заведенной в корпус нижней части плунжера выполнены радиальные сквозные отверстия, на наружной поверхности находящейся вне корпуса верхней части плунжера выполнен кольцевой буртик, пружина установлена между верхним торцом корпуса и кольцевым буртиком плунжера в состоянии предварительного сжатия, корпус в его нижней части над приемным клапаном выполнен разъемным и введен в корпус приемного клапана с возможностью осевого перемещения, при этом на наружной поверхности корпуса выполнен упорный буртик, между которым и верхним торцом корпуса приемного клапана размещено пакерное уплотнение с упором на забой. This goal is achieved by the fact that in the known device for cleaning the bottom of the well, including a hollow body with a guide sleeve in its upper part, a rod connected to it through the guide sleeve, a piston connected to it, a receiving valve mounted on the lower end of the body and a spring placed on the rod , new is that the piston and the rod are made in the form of a single hollow plugged from the lower end of the plunger with an outer diameter less than the internal diameter of the housing, the upper end of the plunger connected to the lower open m the end of the string of pumping pipes (tubing), in the side walls of the lower part of the plunger inserted into the housing, radial through holes are made, an annular bead is made on the outer surface of the upper part of the plunger outside the casing, the spring is installed between the upper end of the casing and the annular collar of the plunger in a pre-compression state , the housing in its lower part above the intake valve is detachable and inserted into the housing of the intake valve with the possibility of axial movement, while on the outer surface to Of the housing, a thrust collar is made, between which and a top end of the receiving valve body there is a packer seal with emphasis on the bottom.

Благодаря тому, что в заявляемом устройстве поршень и шток выполнены в виде единого полого заглушенного с нижнего торца плунжера с наружным диаметром менее внутреннего диаметра корпуса и с радиальными сквозными отверстиями в боковых стенках в его нижней части, находящейся в корпусе устройства, и учитывая, что верхний конец плунжера соединен с внутренней полостью НКТ, на несколько порядков увеличивается рабочий объем полости заполнения шламом при очистке забоя скважины, а также резко увеличивается продольное усилие, с которым устройство воздействует на находящуюся в стволе скважины песчаную пробку при опускании его в скважину, так как к весу устройства добавляется весь вес колонны НКТ. Due to the fact that in the inventive device, the piston and rod are made in the form of a single hollow plug plugged from the lower end with an outer diameter less than the inner diameter of the housing and with radial through holes in the side walls in its lower part located in the device’s body, and considering that the upper the end of the plunger is connected to the internal cavity of the tubing, the working volume of the cavity filled with sludge increases during several times by cleaning the bottom of the well, and the longitudinal force with which It affects the wellbore during lowering a sand plug in the barrel located in its hole, as the weight of the device is added to the entire weight of the tubing string.

Поскольку в конструкции заявляемого устройства отсутствуют клапанные узлы, седла, а также нет каналов ограниченно малого поперечного сечения для перетока жидкости, то наряду с упрощением конструкции повышается эксплуатационная надежность заявляемого устройства, которое после его использования требует переналадки или смены его элементов для последующего применения, обеспечивая этим пригодность для многократного использования. Since the design of the claimed device does not have valve assemblies, seats, and also there are no channels of a limited small cross section for fluid flow, along with simplifying the design, the operational reliability of the claimed device increases, which after its use requires readjustment or change of its elements for subsequent use, providing reusability.

Благодаря тому, что на наружной поверхности полого корпуса заявляемого устройства предложено закрепить пакерное уплотнение с упором на забой, то после его посадки межтрубное пространство между обсадной колонной и колонной НКТ перекрывается и давление в подпакерной зоне повысится, вследствие чего после соединения внутренней полости колонны НКТ с внутренним пространством полого корпуса величина разности давления между давлением в подпакерной зоне и давлением в полости колонны НКТ, соединенной с дневной поверхностью скважины, т.е. с атмосферой, возрастает. Как следствие, возрастает скорость заполнения внутреннего пространства устройства шламом, обеспечивая более полное извлечение шлама при очистке забоя скважины и дополнительно при этом обеспечивается дренирование подпакерной зоны пласта, обеспечивая ее очистку и освоение. При этом после посадки пакера при очистке и освоении обрабатываемого интервала пласта полностью исключается забор находящейся в скважине жидкости, расположенной выше зоны очистки от шлама, что позволяет заявляемому устройству всю энергию при работе устройства использовать по назначению полностью, без потерь, повышая эффективность работы устройства. Due to the fact that it is proposed to fix a packer seal with an emphasis on the bottom on the outer surface of the hollow body of the inventive device, after it is planted, the annulus between the casing and tubing string is closed and the pressure in the subpacker zone rises, as a result of which, after connecting the inner cavity of the tubing string to the inner the space of the hollow body, the pressure difference between the pressure in the under-packer zone and the pressure in the cavity of the tubing string connected to the day surface of the well, i.e. with the atmosphere is increasing. As a result, the rate of filling the internal space of the device with sludge increases, providing a more complete extraction of sludge when cleaning the bottom of the well, and in addition, drainage of the sub-packer zone of the formation is provided, ensuring its cleaning and development. In this case, after the packer is planted during the cleaning and development of the processed interval of the formation, the intake of the liquid located in the well located above the sludge treatment zone is completely excluded, which allows the claimed device to use all the energy when the device is used for its intended purpose, without loss, increasing the efficiency of the device.

На чертеже дан продольный разрез одного из возможных вариантов конструкции предлагаемого устройства. The drawing shows a longitudinal section of one of the possible designs of the proposed device.

Устройство состоит из полого корпуса 1, в верхней части которого выполнена направляющая втулка 2, а на нижнем конце корпуса 1 установлен приемный клапан 3, выполненный, например, в виде заслонки. Внутрь корпуса 1 через направляющую втулку 2 заведен полый заглушенный с нижнего торца плунжер 4, который в предлагаемом устройстве объединяет собой поршень и его шток. Наружный диаметр плунжера 4 выполнен меньше внутреннего диаметра полого корпуса 1 устройства. При этом заглушенный нижний торец плунжера 4 может быть выполнен, например, с буртиком 5. В боковых стенках заведенной в корпус 1 нижней части плунжера 4 выполнены радиальные сквозные отверстия 6. На наружной поверхности находящейся вне корпуса 1 верхней части плунжера 4 выполнен кольцевой буртик 7, между которым и верхним торцом корпуса 1 установлена пружина 8 в состоянии предварительного сжатия. Верхний конец плунжера 4 соединен с нижним открытым концом колонны НКТ 9 при помощи муфты 10. Корпус 1 в нижней его части над приемным клапаном 3 выполнен разъемным и введен в корпус 11 приемного клапана 3 с возможностью осевого перемещения. На наружной поверхности корпуса 1 выполнен упорный буртик 12. Между буртиком 12 и верхним торцом корпуса 11 приемного клапана 3 размещено пакерное уплотнение 13 с упором на забой. The device consists of a hollow body 1, in the upper part of which a guide sleeve 2 is made, and at the lower end of the body 1 there is a receiving valve 3, made, for example, in the form of a damper. Inside the housing 1, through the guide sleeve 2, a hollow plunger 4 is plugged from the lower end and is inserted, which in the proposed device combines a piston and its rod. The outer diameter of the plunger 4 is made smaller than the inner diameter of the hollow body 1 of the device. In this case, the muffled bottom end of the plunger 4 can be made, for example, with a shoulder 5. In the side walls of the lower part of the plunger 4 inserted into the housing 1, there are made radial through holes 6. An annular bead 7 is made on the outer surface of the upper part of the plunger 4 outside the housing 1, between which and the upper end of the housing 1 is installed a spring 8 in a state of preliminary compression. The upper end of the plunger 4 is connected to the lower open end of the tubing string 9 with a sleeve 10. The housing 1 in its lower part above the intake valve 3 is detachable and inserted into the housing 11 of the intake valve 3 with the possibility of axial movement. On the outer surface of the housing 1, a stop shoulder 12 is made. Between the shoulder 12 and the upper end of the housing 11 of the intake valve 3, a packer seal 13 is placed with emphasis on the face.

Устройство работает следующим образом. The device operates as follows.

Для очистки забоя скважины или для ликвидации пробки в скважине верхнюю часть плунжера 4 устройства закрепляют на нижнем открытом конце колонны НКТ 9, после чего устройство на колонне НКТ 9 опускают в ствол скважины в интервал очистки. При спуске устройства плунжер 4 по отношению к корпусу 1 занимает крайнее верхнее положение (как показано на чертеже). Как только нижняя часть приемного клапана 3 коснется песчаной пробки или забоя скважины, корпус 11 приемного клапана 3 прекращает свое движение вниз, плунжер 4 под собственным весом и весом колонны НКТ 9 начинает перемещаться вниз, сжимая пружину 8. Одновременно под весом колонны НКТ 9 происходит осевое перемещение корпуса 1 в корпусе 11 приемного клапана 3, в результате чего осуществляется посадка пакера, т.е. эластичные манжеты пакерного уплотнения 13 расширяются и плотно прижимаются к эксплуатационной колонне 14, перекрывая межтрубное пространство и закрывая доступ жидкости из подпакерного пространства в надпакерное, создавая повышенное давление в интервале очистки. To clean the bottom of the well or to eliminate plugs in the well, the upper part of the plunger 4 of the device is fixed at the lower open end of the tubing string 9, after which the device on the tubing string 9 is lowered into the wellbore during the cleaning interval. During the descent of the device, the plunger 4 in relation to the housing 1 occupies the highest position (as shown in the drawing). As soon as the lower part of the intake valve 3 touches the sand plug or the bottom of the well, the housing 11 of the intake valve 3 stops its downward movement, the plunger 4, under its own weight and the weight of the tubing string 9, begins to move downward, compressing the spring 8. At the same time, axial under the weight of the tubing string 9 the movement of the housing 1 in the housing 11 of the receiving valve 3, resulting in the landing of the packer, i.e. the elastic cuffs of the packer seal 13 expand and are tightly pressed against the production string 14, blocking the annulus and blocking the access of fluid from the under-packer to the over-packer, creating increased pressure in the cleaning interval.

Как только при движении плунжера 4 вниз радиальные сквозные отверстия 6 плунжера выйдут из направляющей втулки 2, внутренняя полость 15 корпуса 1 устройства через радиальные сквозные отверстия 6 и внутреннюю полость плунжера 4 сообщится с внутренним пространством колонны НКТ 9 и далее с атмосферой. Из-за разности давлений в НКТ 9 и в затрубном подпакерном пространстве скважины жидкость вместе с песком, шламом и т.п. с большой скоростью поступает во внутреннюю полость 15 корпуса 1 и далее через радиальные сквозные отверстия 6 и полый плунжер 4 во внутреннюю полость колонны НКТ 9. As soon as the plunger 4 moves downward, the radial through holes 6 of the plunger exit the guide sleeve 2, the internal cavity 15 of the device body 1 through the radial through holes 6 and the internal cavity of the plunger 4 communicates with the interior of the tubing string 9 and further with the atmosphere. Due to the pressure difference in the tubing 9 and in the annular under-packer space of the well, the liquid along with sand, sludge, etc. with high speed enters the inner cavity 15 of the housing 1 and then through the radial through holes 6 and the hollow plunger 4 into the inner cavity of the tubing string 9.

Таким образом происходит процесс очистки забоя скважины. Одновременно с этим происходит дренирование подпакерной зоны пласта, тем самым обеспечивается очистка приствольной части скважины, улучшая ее освоение. Thus, the process of cleaning the bottom of the well. At the same time, drainage of the sub-packer zone of the formation occurs, thereby cleaning the near-stem part of the well, improving its development.

После очистки забоя или ликвидации пробки в скважине колонну НКТ 9 поднимают на поверхность, при этом пакерное уплотнение переходит в исходное состояние. After cleaning the bottom or eliminating the plug in the well, the tubing string 9 is raised to the surface, while the packer seal is returned to its original state.

Пружина 8 разжимается, плунжер 4 поднимается вверх, перекрывая радиальные сквозные отверстия 6 стенками направляющей втулки 2 корпуса 1. Заслонка 3 при этом перекрывает внутреннюю полость 15 устройства. The spring 8 is expanded, the plunger 4 rises up, blocking the radial through holes 6 with the walls of the guide sleeve 2 of the housing 1. The damper 3 thus overlaps the internal cavity 15 of the device.

На поверхности устройство очищают от шлама и песка, после чего оно снова готово к спуску в скважину. On the surface, the device is cleaned of sludge and sand, after which it is again ready for descent into the well.

Для полной очистки забоя или ликвидации пробки такое устройство достаточно всего один раз спустить в ствол скважины. To completely clean the bottom or eliminate the plug, such a device is enough only once to lower into the wellbore.

Конструкция предлагаемого устройства позволяет многоразовое его использование без ремонта и замены деталей. The design of the proposed device allows reusable use without repair and replacement of parts.

Claims

A device for cleaning the bottom of the wells, including a hollow body with a guide sleeve in its upper part, a rod connected to it through a guide sleeve, a piston connected to it, a receiving valve installed on the lower end of the body and a spring located on the rod, characterized in that the piston and rod made in the form of a single hollow plugged from the lower end of the plunger with an outer diameter less than the inner diameter of the housing, the upper end of the plunger is connected to the lower open end of the tubing string, in the sides On the walls of the lower part of the plunger brought into the housing, radial through holes are made, an annular bead is made on the outer surface of the upper part of the plunger outside the casing, a spring is installed between the upper end of the casing and the annular collar of the plunger in a pre-compression state, the casing in its lower part above the receiving valve is made detachable and introduced into the housing of the receiving valve with the possibility of axial movement, while on the outer surface of the housing there is a thrust shoulder, between which and the upper The end face of the intake valve housing houses a packer seal with emphasis on the face.