RU215888U1 - Гидромониторное перо - Google Patents

Abstract

Полезная модель относится к буровому инструменту, в частности к устройствам, предназначенным для очистки и промывки скважины, вымыва проппанта из скважины после проведения гидравлического разрыва пласта (ГРП), а также размыва пробок в колоннах насосно-компрессорных труб. Технический результат - повышение удельной производительности гидромониторного пера. Технический результат достигается за счет того, что гидромониторное перо, содержащее полый корпус, в верхней части которого с внутренней стороны выполнена присоединительная резьба для обеспечения соединения с колонной насосно-компрессной труб, а с нижнего торца смонтированы зубчатые элементы, втулку, выполненную с возможностью размещения в полости корпуса, причем корпус в нижней части с внутренней стороны содержит кольцевую канавку, выполненную с возможностью ограничения продольного перемещения втулки, резьбовую насадку, выполненную с возможностью размещения во втулке и крепления относительно нее посредством резьбового соединения таким образом, что внутренняя полость корпуса, втулки и резьбовой насадки образуют центральный промывочный канал, при этом резьбовая насадка содержит выполненное на внешней поверхности кольцевое углубление, а втулка содержит выполненный на внутренней поверхности и корреспондирующий указанному углублению кольцевой выступ, выполненные с возможностью ограничения продольного перемещения резьбовой насадки относительно втулки, при этом с внутреннего торца резьбовой насадки смонтирована промывочная насадка, отличается тем, что промывочный канал в полости втулки содержит верхний участок, выполненный коноидальной формой с вогнутой внутрь канала боковой поверхностью, и средний цилиндрический участок, а промывочный канал в полости резьбовой насадки выполнен сужающимся к выходу центрального промывочного канала, причем площадь поперечного сечения промывочного канала в корпусе больше площади поперечного сечения канала в верхней части коноидального участка канала втулки, который, в свою очередь, больше площади поперечного сечения цилиндрического участка канала втулки. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

Description

Настоящая полезная модель относится к буровому инструменту, в частности к устройствам, предназначенным для очистки и промывки скважины, вымыва проппанта из скважины после проведения гидравлического разрыва пласта (ГРП), а также размыва пробок в колоннах насосно-компрессорных труб [E21B 37/00, E21B 37/04].

Из уровня техники известно ПЕРО ГИДРОМОНИТОРНОЕ ТИПА ПГМ [Электронный каталог промышленного оборудования, режим электронного доступа: http://www.sts-samara.ru/index.php?id=146, дата обращения 08.09.2022], конструкция которого предусматривает два режима работы: свободная промывка и гидромониторный режим. В режиме свободной промывки жидкость поступает через боковые отверстия клапана в центральный канал воронки. При упоре в пропантовую пробку клапан перекрывает центральный промывочный канал. При этом поток, проходя через отверстия в стенке втулки, попадает в гидромониторные сопла. В соплах поток разгоняется и направляется в различные точки пропантовой пробки.

Недостатком аналога является сложность конструкции, обусловленная наличием клапана и возвратной пружины, что приводит к вероятным отказам и поломкам устройства при эксплуатации.

Наиболее близким по технической сущности является УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОЧИСТКИ СКВАЖИНЫ ОТ ПЕСЧАНОЙ ПРОБКИ [RU 2242585 С1, опубл. 20.12.2004], содержащее переходник, нижняя торцовая поверхность которого выполнена в виде седла. Переходник в нижней части соединен с гильзой, содержащей соединенные муфтой разъемный полый корпус и кожух. В верхней части разъемного полого корпуса выполнены циркуляционные отверстия, перекрытые эластичной мембраной. Нижняя часть корпуса содержит торцовые зубья. На внутренней поверхности кожуха имеется кольцевая проточка с установленным в ней разрезным пружинным кольцом. В гильзе соосно установлен механизм разрушения, содержащий разъемный полый шток в верхней части, выполненный в виде кольцевого поршня. Разъемный полый шток образует с разъемным полым корпусом расширительную камеру. Переходник и механизм разрушения имеют общий осевой гидравлический канал. Разъемный полый шток подпружинен возвратной пружиной. Верхняя торцевая поверхность разъемного полого штока выполнена в виде усеченного конуса и образует с седлом торцевой клапан, а нижняя соединена нижней муфтой с коронкой. На коронку свободно установлена гидромониторная насадка с возможностью осевого вращения. Коронка имеет торцевые зубья, радиальные каналы и осевое дроссельное отверстие. Гидромониторная насадка имеет тангенциальные каналы. На внутренней поверхности нижней муфты выполнена кольцевая канавка на уровне кольцевой проточки. Детали разъемного полого штока соединены верхней муфтой с образованием кольцевой камеры между его наружной поверхностью, внутренней поверхностью разъемного полого корпуса и нижней торцевой поверхностью верхней муфты. Кольцевая камера связана с общим осевым гидравлическим каналом радиальными отверстиями. Площадь поперечного сечения кольцевого канала равна площади поперечного сечения общего осевого гидравлического канала в области разъемного полого штока. Повышается эффективность разрушения и выноса песчаной пробки.

Основной технической проблемой прототипа является низкая надежность его работы за счет того, что гидромониторная насадка известного устройства выполнена с возможностью осевого вращения, а разъемный полый шток подпружинен возвратной пружиной, что приводит к заклиниваниям и нарушениям режима работы известного устройства.

Задачей полезной модели является устранение недостатков прототипа.

Технический результат полезной модели - повышение удельной производительности гидромониторного пера - достигается за счет увеличения эффективности разрушения проппантовой или песчано-цементной пробки.

Кроме того, технический результат достигается за счет повышения надежности работы гидромониторного пера при разрушении проппантовой или песчано-цементной пробки.

Указанный технический результат достигается за счет того, что гидромониторное перо, содержащее полый корпус, в верхней части которого с внутренней стороны выполнена присоединительная резьба для обеспечения соединения с колонной насосно-компрессной труб, а с нижнего торца смонтированы зубчатые элементы, втулку, выполненную с возможностью размещения в полости корпуса, причем корпус в нижней части с внутренней стороны содержит кольцевую канавку, выполненную с возможностью ограничения продольного перемещения втулки, резьбовую насадку, выполненную с возможностью размещения во втулке и крепления относительно нее посредством резьбового соединения таким образом, что внутренняя полость корпуса, втулки и резьбовой насадки образуют центральный промывочный канал, при этом резьбовая насадка содержит выполненное на внешней поверхности кольцевое углубление, а втулка содержит выполненный на внутренней поверхности и корреспондирующий указанному углублению кольцевой выступ, выполненные с возможностью ограничения продольного перемещения резьбовой насадки относительно втулки, при этом с внутреннего торца резьбовой насадки смонтирована промывочная насадка, отличается тем, что промывочный канал в полости втулки содержит верхний участок, выполненный коноидальной формой с вогнутой внутрь канала боковой поверхностью, и средний цилиндрический участок, а промывочный канал в полости резьбовой насадки выполнен сужающимся к выходу центрального промывочного канала, причем площадь поперечного сечения промывочного канала в корпусе больше площади поперечного сечения канала в верхней части коноидального участка канала втулки, который, в свою очередь, больше площади поперечного сечения цилиндрического участка канала втулки.

В частности, угол сужения промывочного канала в полости резьбовой насадки составляет преимущественно 4°56’.

В частности, соотношение площадей поперечных сечений центрального промывочного канала в корпусе к в верхней части коноидального участка канала втулки и к цилиндрическому участку канала втулки выполнено 2:1:0,5.

Краткое описание чертежей.

На фигуре показан общий вид гидромониторного пера в продольном разрезе.

На фигуре обозначено: 1 - корпус, 2 - втулка, 3 - резьбовая насадка, 4 - уплотнительное кольцо, 5 - промывочная насадка, 6 - зубчатые элементы.

Осуществление полезной модели.

Гидромониторное перо согласно настоящей полезной модели содержит корпус 1, втулку 2, резьбовую насадку 3, уплотнительное кольцо 4, промывочную насадку 5 и зубчатые элементы 6.

Корпус 1 представляет собой полый цилиндрический элемент, в верхней части которого выполнена присоединительная резьба для обеспечения соединения с насосно-компрессорной трубой.

Втулка 2 также представляет собой цилиндрический элемент и выполнена с возможностью размещения во внутренней полости корпуса 1.

Корпус 1 в нижней части с внутренней стороны содержит кольцевой выступ, ограничивающий продольное перемещение втулки 2.

Втулка 2 в нижней части своей внутренней полости содержит выемку, выполненную с возможностью размещения и крепления посредством резьбового соединения резьбовой насадки 3.

Резьбовая насадка 3 представляет собой полый цилиндрический элемент, в верхней части которого выполнена кольцевая канавка для размещения между внутренней поверхностью втулки 2 и внешней поверхностью резьбовой насадки 3 уплотнительного неметаллического кольца 4, обеспечивающего уплотнение соединения втулки 2 и резьбовой насадки 3.

На внутренней поверхности нижней части выемки втулки 2 выполнен кольцевой выступ, а на внешней поверхности нижней части резьбовой насадки 3 выполнено корреспондирующее указанному выступу кольцевое углубление, таким образом, чтобы при размещении указанного кольцевого выступа втулки 2 в указанном кольцевом углублении насадки 3 обеспечивалось ограничение продольного перемещения резьбовой насадки 3 относительно втулки 2 сверху вниз. При этом продольное перемещение резьбовой насадки 3 относительно втулки 2 в обратном направлении ограничивают посредством навинченной в верхней части корпуса 1 насосно-компрессорной трубы.

Во внутренней полости корпуса 1, втулки 2 и резьбовой насадки 3 выполнены отверстия, образующие центральный промывочный канал. При этом полость в корпусе 1 образует начальный участок центрального промывочного канала, полость во втулке 2 образует средний участок центрального промывочного канала, а полость в резьбовой насадке 3 образует конечный участок центрального промывочного канала.

Средний участок центрального промывочного канала на входе выполнен коноидальной формой с вогнутой внутрь канала боковой поверхностью, и цилиндрический участок.

Конечный участок центрального промывочного канала в полости резьбовой насадки 3 выполнен сужающимся к выходу центрального промывочного канала.

Начальный участок центрального промывочного канала в корпусе 1 и средний участок центрального промывочного канала во втулке 2 на входе выполнены таким образом, чтобы площадь поперечного сечения промывочного канала в верхней части корпуса 1 была больше площади поперечного сечения канала в начальной части среднего участка центрального промывочного канала во втулке 2, который, в свою очередь, больше площади поперечного сечения цилиндрического участка канала втулки 2.

Соотношение площадей поперечных сечений центрального промывочного канала в корпусе 1 к каналу в верхней части коноидального участка во втулке 2 и к каналу в цилиндрическом участке во втулке 2 выполнено 2:1:0,5.

В неограничивающем варианте осуществления полезной модели величины диаметров поперечных сечений центрального промывочного канала в корпусе 1, верхней части коноидального участка канала втулки 2 и цилиндрического участка канала втулки 2 составляют 52, 26 и 13 мм соответственно.

Также, в одном из вариантов осуществления полезной модели величина угла сужения промывочного канала в полости резьбовой насадки составляет преимущественно 4°56’.

На нижнем оконечном участке резьбовой насадки 3 с внутренней стороны выполнено кольцевое углубление, в котором смонтирована промывочная насадка 5.

Резьбовая насадка 3 вместе с промывочной насадкой 5 являются сменными элементами конструкции гидромониторного пера.

С внутренней стороны нижнего оконечного участка корпуса 1 выполнены зубчатые элементы 6, выполненные с возможностью силового воздействия на проппантовую или песчано-цементную пробку при поднятии и спуске, а также разрушения указанной пробки при вращении насосно-компрессорной трубы.

Гидромониторное перо используют следующим образом.

Гидромониторное перо через верхнюю часть корпуса 1 подсоединяют к нижнему концу колонны насосно-компрессорных труб и спускают в скважину на глубину образования проппантовой или песчано-цементной пробки, до контакта зубчатых элементов 6 нижнего торца корпуса 1 с поверхностью пробки (скважинная среда - буровой раствор на водной основе, нефть, газ, газоконденсат и их смеси). Посредством вращения колонны насосно-компрессорных труб оказывают механическое воздействие зубчатыми элементами 6 нижнего торца корпуса 1 на пробку, обеспечивая ее первичное разрушение.

Далее, в колонну насосно-компрессорных труб подают рабочую жидкость под избыточным давлением, которая через отверстие промывочной насадки 5 воздействует на поверхность проппантовой или песчано-цементной пробки, разрушая ее.

При этом за счет выполнения коноидального участка канала втулки 2 вогнутой по направлению внутрь обеспечивается отверстие в форме струи вытекающей жидкости, при этом внутреннее сжатие струи наименьшее, внешнее сжатие практически отсутствует, что обеспечивает увеличение коэффициентов скорости и расхода и эффективное разрушение проппантовой или песчано-цементной пробки.

Дополнительно, с целью повышения надежности работы гидромониторного пера в конструкции имеется возможность замены резьбовой насадки 3 с промывочной насадкой 5 на новые в условиях буровой за счет разъемного резьбового крепления резьбовой насадки 3 во втулке 2.

Заявленный технический результат, заключающийся в увеличении удельной производительности гидромониторного пера, достигается за счет того, что центральный промывочный канал, образованный во внутренней полости корпуса 1, втулки 2 и резьбовой насадки 3, выполнен уменьшающимся в диаметре и состоящим из начального участка центрального промывочного канала в корпусе 1, среднего участка центрального промывочного канала во втулке 2 и конечного участка центрального промывочного канала в резьбовой насадке 3, при этом промывочный канал в полости втулки 2 содержит верхний участок, выполненный коноидальной формой с вогнутой внутрь канала боковой поверхностью и средний цилиндрический участок, а промывочный канал в полости резьбовой насадки 3 выполнен сужающимся к выходу центрального промывочного канала, причем площадь поперечного сечения промывочного канала в корпусе 1 больше площади поперечного сечения канала в верхней части коноидального участка канала втулки 2, который, в свою очередь, больше площади поперечного сечения цилиндрического участка канала втулки 2.

С 2020 года в Ханты-Мансийском автономном округе опытный образец устройства использовался на скважине месторождения при проведении ремонтных работ по разрушению и размыву песчано-цементной пробки. Результаты успешной эксплуатации показали возможность эксплуатации заявленного гидромониторного пера в течение продолжительного времени без ремонта, а также обеспечение эффективного разрушения и размыва песчано-цементной пробки. Кроме того, подтверждена технологичность устройства, выразившаяся в высокой надежности за счет простоты конструкции, обеспечения плавного сужения центрального промывочного канала и применения сменных резьбовой насадки с промывочной насадкой, что позволило снизить их абразивный износ и увеличить межремонтный ресурс устройства в целом, т.е. уменьшить время простоя.

Claims (3)

1. Гидромониторное перо, содержащее полый корпус, в верхней части которого с внутренней стороны выполнена присоединительная резьба для обеспечения соединения с колонной насосно-компрессной труб, а с нижнего торца смонтированы зубчатые элементы, втулку, выполненную с возможностью размещения в полости корпуса, причем корпус в нижней части с внутренней стороны содержит кольцевую канавку, выполненную с возможностью ограничения продольного перемещения втулки, резьбовую насадку, выполненную с возможностью размещения во втулке и крепления относительно нее посредством резьбового соединения таким образом, что внутренняя полость корпуса, втулки и резьбовой насадки образуют центральный промывочный канал, при этом резьбовая насадка содержит выполненное на внешней поверхности кольцевое углубление, а втулка содержит выполненный на внутренней поверхности и корреспондирующий указанному углублению кольцевой выступ, выполненные с возможностью ограничения продольного перемещения резьбовой насадки относительно втулки, при этом с внутреннего торца резьбовой насадки смонтирована промывочная насадка, отличающееся тем, что промывочный канал в полости втулки содержит верхний участок, выполненный коноидальной формой с вогнутой внутрь канала боковой поверхностью, и средний цилиндрический участок, а промывочный канал в полости резьбовой насадки выполнен сужающимся к выходу центрального промывочного канала, причем площадь поперечного сечения промывочного канала в корпусе больше площади поперечного сечения канала в верхней части коноидального участка канала втулки, который, в свою очередь, больше площади поперечного сечения цилиндрического участка канала втулки.

2. Гидромониторное перо по п.1, отличающееся тем, что угол сужения промывочного канала в полости резьбовой насадки составляет преимущественно 4°56’.

3. Гидромониторное перо по п.1, отличающееся тем, что соотношение площадей поперечных сечений центрального промывочного канала в корпусе к верхней части коноидального участка канала втулки и к цилиндрическому участку канала втулки выполнено 2:1:0,5.

Images