RU2360101C2

RU2360101C2 - Installation for depressive cleaning of well bottomhole

Info

Publication number: RU2360101C2
Application number: RU2007130563/03A
Authority: RU
Inventors: Михаил Иванович Галай (BY); Михаил Иванович Галай; Николай Александрович Демяненко (BY); Николай Александрович Демяненко; Александр Иванович Лобов (BY); Александр Иванович Лобов
Original assignee: Республиканское Унитарное Предприятие "Производственное Объединение "Белоруснефть"
Priority date: 2007-08-09
Filing date: 2007-08-09
Publication date: 2009-06-27
Also published as: RU2007130563A

Abstract

FIELD: mining.

SUBSTANCE: installation consists of depression chamber with hollow piston hydraulically connected with successively downright installed device of hydro-dynamic effect made in form of a diffuser-confuser and elastic ball, with slime-receiving chamber and with shut-off device made in form of gate valve, with receiving branch and with valve. The receiving chamber for the elastic ball is formed at the section between the hollow piston and the diffuser. A container with recording equipment is located between the slime-receiving chamber and the gate valve. The hollow piston is designed to be secured on a flow string. The receiving branch is made in form of a feather with radial holes on side surface. The valve is of a dump circulating type and is assembled on side surface of the depression chamber.

EFFECT: simplified design, increased efficiency of cleaning, facilitating ecological safety.

2 dwg

Description

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности и может быть использовано в качестве технологического оборудования для очистки забоя (зумпфа) скважин от шлама, песка, парафина и других посторонних и трудноизвлекаемых отложений.The invention relates to the oil industry and can be used as processing equipment for cleaning the bottom (sump) of wells from sludge, sand, paraffin and other extraneous and hard to recover deposits.

Известно имплозионное устройство для очистки скважин (RU №2160825, МПК Е21В 37/00, 2000.12.20), содержащее установленное на колонне насосно-компрессорных труб пакерное устройство, обратный клапан и очистной клапан. Кроме этого, оно снабжено кожухом-ловушкой, установленным на колонне насосно-компрессорных труб так, что пакерное устройство размещено между кожухом-ловушкой и очистным клапаном и выполнено со сквозным каналом, сообщающим полость кожуха-ловушки с подклапанной полостью и с глухим осевым каналом, в котором расположен конец трубы для подачи реагента и который сообщен с затрубным пространством.Known implosion device for cleaning wells (RU No. 2160825, IPC ЕВВ 37/00, 2000.12.20), comprising a packer device installed on a tubing string, a check valve and a purge valve. In addition, it is equipped with a casing-trap installed on the string of tubing so that the packer device is placed between the casing-trap and the purge valve and is made with a through channel communicating the cavity of the casing-trap with a subvalve cavity and with a blind axial channel in which is the end of the pipe for feeding the reagent and which is in communication with the annulus.

Вышеописанное устройство малоэффективно при использовании его с целью разрушения и подъема плотноспрессованных отложений и мелких металлических предметов из-за малой пропускной способности зазора между хвостовиком и поршнем и отверстий в поршне. Кроме того, наличие пакера удорожает и усложняет проведение работ по очистке забоя скважин.The above device is ineffective when used with the aim of destroying and lifting densely pressed deposits and small metal objects due to the low throughput gap between the shank and the piston and holes in the piston. In addition, the presence of a packer makes it more expensive and difficult to clean the bottom of the wells.

Известно также устройство для чистки скважины (RU 2283944, МПК Е21В 37/00, 2006.09.20), включающее полый двухсекционный корпус, первая секция которого выполнена в виде гидроцилиндра с входным каналом и последовательно размещенными в ней после входного канала всасывающим клапаном, полым плунжером с нагнетательным клапаном в его полости и части полого штока, жестко связанного с полым плунжером и имеющего возможность осевого перемещения относительно выходной части первой секции в пределах установленной длины хода плунжера, а вторая секция выполнена с выходными циркуляционными каналами для жидкости и содержит помещенную в ней вторую часть полого штока, жестко связанную с входной частью второй секции и образующую с ее внутренней поверхностью до выходных циркуляционных отверстий кольцевую полость для накопления шлама, при этом выходная часть второй секции корпуса имеет возможность соединения со средством для спуска устройства в скважину.A device for cleaning a well is also known (RU 2283944, IPC ЕВВ 37/00, 2006.09.20), including a hollow two-section housing, the first section of which is made in the form of a hydraulic cylinder with an inlet channel and a suction valve, hollow plunger with a discharge valve in its cavity and part of the hollow rod, rigidly connected with the hollow plunger and having the possibility of axial movement relative to the output part of the first section within the set stroke length of the plunger, and the second section is made with output circulating channels for the liquid and contains the second part of the hollow rod placed in it, rigidly connected with the inlet part of the second section and forming an annular cavity for accumulating sludge with the outlet surface of the outlet circulating openings, the outlet part of the second section of the housing being able to be connected to the means to lower the device into the well.

Недостатком данного устройства является то, что для его функционирования необходимо постоянное перемещение колонны насосно-компрессорных труб, что приводит к дополнительному износу НКТ. Наличие нескольких подвижных уплотнений снижает устойчивость всей системы к износу вследствие постоянного воздействия на уплотнительные элементы абразивной смеси. Кроме того, при таком способе воздействия на песчаную пробку трудно достичь большой депрессии.The disadvantage of this device is that for its operation requires constant movement of the tubing string, which leads to additional wear of the tubing. The presence of several movable seals reduces the wear resistance of the entire system due to the constant impact on the sealing elements of the abrasive mixture. In addition, with this method of exposure to the sand plug it is difficult to achieve major depression.

Наиболее близким техническим решением к заявляемому изобретению является устройство депрессионной очистки забоя скважин (RU 2213847, МПК Е21В 37/00, 2003.10.10), включающее депрессионную камеру с полым дифференциальным разделительным поршнем, гидравлически связанную с последовательно расположенными устройством гидродинамического воздействия, выполненным в виде диффузора-конфузора и эластичного шара, шламоприемной камерой, средством перекрытия, выполненным в виде клапана-затвора, размещенного в нижней ее части, приемным патрубком, выполненной в виде трубного паука, при этом выше разделительного поршня встроен клапан-пробка для сообщения внутренней полости насосно-компрессорных труб с затрубным пространством скважины при извлечении устройства на поверхность.The closest technical solution to the claimed invention is a device for depressurization of wells (RU 2213847, IPC ЕВВ 37/00, 2003.10.10), including a depression chamber with a hollow differential dividing piston, hydraulically connected to a series of hydrodynamic effects made in the form of a diffuser -confuser and elastic ball, sludge-receiving chamber, means of overlap, made in the form of a shutter valve located in its lower part, with a receiving pipe made in in the form of a pipe spider, with a plug valve built in above the separating piston for communicating the internal cavity of the tubing with the annulus of the well when removing the device to the surface.

Недостатком данного устройства является то, что при прохождении через калиброванное отверстие диффузора-конфузора резиновый шар сразу же ударяется в ограничительную решетку, вследствие чего подвергается дополнительному износу, кроме того, находясь в ограниченном пространстве диффузора, шар увеличивает гидравлическое сопротивление и затрудняет переток жидкости. Так как перемещение дифференциального поршня происходит путем заливки в колонну насосно-компрессорных труб определенного количества воды, это вызывает необходимость применения насосного агрегата. Наличие сливного клапана пробки приводит к тому, что при каждом использовании устройства во внутрь обсадной колонны попадают посторонние предметы, засоряющие скважину. Нерациональная конструкция клапана-затвора, расположенного непосредственно в шламоприемной трубе, усложняет его монтаж и эксплуатацию. Отсутствует инструментальный контроль депрессионной очистки забоя скважин над процессом очистки скважины и восстановления забойного давления после обработки.The disadvantage of this device is that when a rubber ball passes through a calibrated orifice of a diffuser-confuser, it immediately strikes the boundary grid, as a result of which it undergoes additional wear, in addition, being in a limited space of the diffuser, the ball increases hydraulic resistance and impedes fluid flow. Since the movement of the differential piston occurs by pouring a certain amount of water into the tubing string, this necessitates the use of a pumping unit. The presence of the drain valve of the plug leads to the fact that with each use of the device, foreign objects clogging the well get into the casing. Irrational design of the valve-valve located directly in the sludge receiving pipe complicates its installation and operation. There is no instrumental control of depression cleaning of the bottom of the wells over the process of cleaning the well and restoring bottomhole pressure after treatment.

Задачей изобретения является создание установки депрессионной очистки забоя скважин с улучшенной гидравлической характеристикой, не засоряющей скважину расходными деталями, не требующей для работы использования воды или другой жидкости, обладающей возможностью инструментального контроля над процессом очистки скважины и дальнейшим восстановлением забойного давления.The objective of the invention is the creation of a depressurization treatment for bottom hole with improved hydraulic characteristics that do not clog the well with consumables, does not require the use of water or other liquid, with the ability to instrumental control the process of cleaning the well and further restoration of bottomhole pressure.

Поставленная цель достигается тем, что установка депрессионной очистки забоя скважин, включающая депрессионную камеру с полым поршнем, гидравлически связанную с последовательно установленными сверху вниз устройством гидродинамического воздействия, выполненным в виде диффузора-конфузора и эластичного шара, шламоприемной камерой, средством перекрытия, выполненным в виде клапана-затвора, приемным патрубком, клапан, согласно изобретению снабжена приемной камерой для эластичного шара, образованной на участке установки между полым поршнем и диффузором, контейнером с регистрирующей аппаратурой, расположенным между шламоприемной камерой и клапаном-затвором, полый поршень выполнен с возможностью крепления на колонне насосно-компрессорных труб, приемный патрубок выполнен в виде пера с радиальными окнами на боковой поверхности, а клапан является сбивным циркуляционным и расположен на боковой поверхности депрессионной камеры.This goal is achieved in that the installation of depressurization of the bottom of the wells, including a depression chamber with a hollow piston, is hydraulically connected to the hydrodynamic impact device sequentially installed from top to bottom, made in the form of a diffuser-confuser and an elastic ball, a sludge-receiving chamber, and a shut-off device made in the form of a valve -gate, receiving nozzle, the valve according to the invention is equipped with a receiving chamber for an elastic ball formed in the installation area between the hollow piston and a diffuser, a container with recording equipment located between the sludge receiving chamber and the shutoff valve, the hollow piston is made with the possibility of mounting on the tubing string, the receiving pipe is made in the form of a pen with radial windows on the side surface, and the valve is circulating and located on the side surface of the depression chamber.

На фиг.1 представлен общий вид установки депрессионной очистки забоя скважин, на фиг.2 - вид установки в момент срабатывания устройства гидродинамического воздействия.Figure 1 presents a General view of the installation of depressurization of the bottom hole, figure 2 is a view of the installation at the time of the actuation of the device hydrodynamic effects.

Внутри обсадной колонны 1 на колонне насосно-компрессорных труб (НКТ) 2 установлен полый поршень 3, расположенный внутри депрессионной камеры 4. Внутренний канал 5 полого поршня 3 гидравлически связан с радиальными окнами 6, устроенными в нижней части полого поршня 3. На боковой поверхности депрессионной камеры 4 установлен сбивной циркуляционный клапан 7. Сверху полый поршень 3 фиксируется внутри депрессионной камеры 4 резьбовой втулкой 8. Посредством переводника 9 депрессионная камера 3 соединена с приемной камерой 10, в верхней части которой установлен ограничитель 11 с каналами 12. Внутренняя полость 13 приемной камеры 10 сообщается с диффузором 14 и далее через калиброванный канал 15 с конфузором 16, устроенными внутри корпуса 17 устройства гидродинамического воздействия. Внутри конфузора 16 расположен эластичный шар 18, перемещение которого снизу ограничено седлом 19 с каналами 20, гидравлически связывающими конфузор 16 с внутренней полостью 21 шламоприемной камеры 22, ниже которой расположен контейнер 23 с автономным регистрирующим прибором 24. Контейнер 23 через переводник 25 соединяется с корпусом клапана 26, эксцентричный канал 27 которого перекрывается поворотным затвором 28, на верхнем торце которого расположен ограничительный выступ 29 таким образом, чтобы при открытом положении поворотного затвора 28 его центр тяжести всегда находился в смещенном положении по отношению к оси вращения 30. Снизу корпус клапана 26 соединяется с приемным патрубком 31, нижний торец 32 которого выполнен в виде заостренного пера, а на боковой поверхности расположены радиальные окна 33.Inside the casing 1, on the tubing string 2, a hollow piston 3 is installed, located inside the depression chamber 4. The inner channel 5 of the hollow piston 3 is hydraulically connected to the radial windows 6 located in the lower part of the hollow piston 3. On the side surface of the depression camera 4 is installed a knock-down circulation valve 7. On top of the hollow piston 3 is fixed inside the depression chamber 4 by a threaded sleeve 8. By means of an adapter 9, the depression chamber 3 is connected to the receiving chamber 10, in the upper part of which become limiter 11 with channels 12. The inner cavity 13 of the receiving chamber 10 communicates with the diffuser 14 and further through the calibrated passage 15 with confuser 16, 17 arranged hydrodynamic effect device inside the case. An elastic ball 18 is located inside the confuser 16, the movement of which from below is limited by a seat 19 with channels 20 hydraulically connecting the confuser 16 to the internal cavity 21 of the sludge receiving chamber 22, below which a container 23 is located with an autonomous recording device 24. The container 23 is connected to the valve body via an adapter 25 26, the eccentric channel 27 of which is blocked by a rotary shutter 28, at the upper end of which a restrictive protrusion 29 is located so that when the rotary shutter 28 is open, its cent p gravity was always in an offset position with respect to the axis of rotation 30. From below, the valve body 26 is connected to the receiving pipe 31, the lower end 32 of which is made in the form of a pointed pen, and on the side surface there are radial windows 33.

Работает установка следующим образом.The installation works as follows.

Собранную установку на колонне пустых труб НКТ 2 внутри обсадной колонны 1 опускают на забой скважины 34, при этом производится разгрузка веса установки на забой 34. Объем пустых НКТ предварительно рассчитывается с учетом создания требуемой депрессии на продуктивный пласт 35. Эластичный шар 18 во время сборки установки размещается внутри конфузора 16. После спуска установки на забой производят ее разгрузку на забой, вследствие этого полый поршень 3 перемещается в крайнее нижнее положение, срезая сбивной циркуляционный клапан 7, сломанные фрагменты 38 которого остаются внутри депрессионной камеры 4. При этом открывается гидравлическая связь между внутренним пространством колонны НКТ 2 и внутренней полостью 13 приемной камеры 10 через канал 5, радиальные окна 6 в полом поршне 3 и каналы 12 ограничителя 11. Эластичный шар 18, находящийся в конфузоре 16, под действием гидростатического давления внутри обсадной колонны 1 продавливается через калиброванное отверстие 15 в диффузор 14 и далее во внутреннюю полость 13 приемной камеры 10 (фиг.2). Происходит резкое падение давления (гидроудар) во внутренней полости 21 шламоприемной камеры 22, и туда через нижний торец 32 и радиальные окна 33 приемного патрубка 31, открытый канал 27 устремляется шлам, скопившийся на забое 34 внутри обсадной колонны 1. При этом затвор 28, повернувшись вокруг оси 30, выступом 29 упирается во внутреннюю стенку переводника 25. Вследствие того, что шлам заполнил шламоприемную камеру 22, уровень жидкости внутри обсадной колонны снизился, и там резко упало давление, при этом пластовый флюид и шлам из продуктивного пласта 35 под действием пластового давления через перфорационные отверстия 36 перетекает во внутрь скважины, что приводит к их очищению. После заполнения шламоприемной камеры 22 затвор 28, вследствие того, что его центр тяжести все время находится в смещенном положении по отношению к оси вращения 30, опускается в исходное положение и закрывает канал 27. Весь шлам остается запертым внутри шламоприемной камеры 22. Процесс очистки забоя скважины регистрируется автономным регистрирующим прибором 24, расположенным в контейнере 23.The assembled installation on an empty tubing string 2 inside the casing 1 is lowered to the bottom hole 34, and the weight of the installation on the bottom 34 is unloaded. The volume of empty tubing is pre-calculated taking into account the creation of the required depression on the reservoir 35. Elastic ball 18 during installation it is placed inside the confuser 16. After the descent of the installation to the face, it is unloaded to the face; as a result, the hollow piston 3 moves to its lowest position, cutting off the knocked circulation valve 7, broken fragments Entries 38 of which remain inside the depression chamber 4. This opens up a hydraulic connection between the inner space of the tubing string 2 and the inner cavity 13 of the receiving chamber 10 through the channel 5, the radial windows 6 in the hollow piston 3 and the channels 12 of the limiter 11. An elastic ball 18 located in confuser 16, under the influence of hydrostatic pressure inside the casing 1 is pressed through a calibrated hole 15 into the diffuser 14 and then into the internal cavity 13 of the receiving chamber 10 (figure 2). There is a sharp drop in pressure (water hammer) in the inner cavity 21 of the sludge receiving chamber 22, and there through the lower end 32 and the radial windows 33 of the inlet pipe 31, the open channel 27 rushes the sludge accumulated on the bottom 34 inside the casing 1. At that, the shutter 28, turning around the axis 30, the protrusion 29 abuts against the inner wall of the sub 25. Due to the fact that the sludge filled the sludge receiving chamber 22, the fluid level inside the casing decreased and pressure dropped sharply, while the formation fluid and sludge from the reservoir 35 under the influence of reservoir pressure through the perforations 36 flows into the inside of the well, which leads to their purification. After filling the sludge receiving chamber 22, the shutter 28, due to the fact that its center of gravity is always displaced with respect to the axis of rotation 30, lowers to its original position and closes the channel 27. All sludge remains locked inside the sludge receiving chamber 22. The process of cleaning the bottom of the well recorded by a self-contained recording device 24 located in the container 23.

С началом подъема установки полый поршень 3 возвращается в исходное положение до упора в резьбовую втулку 8, при этом открывается гидравлическая связь между внутренним пространством колонны НКТ 2 и затрубным пространством 37, и находящаяся выше полого поршня 3 скважинная жидкость через канал 5, радиальные окна 6, открывшийся канал циркуляционного клапана 7 перетекает в затрубное пространство 37. Шлам в шламоприемной камере 22 поднимается на устье скважины и там утилизируется.With the beginning of the installation, the hollow piston 3 returns to its original position all the way into the threaded sleeve 8, and a hydraulic connection is opened between the inside of the tubing string 2 and the annular space 37, and the borehole fluid above the hollow piston 3 through channel 5, radial windows 6, the opened channel of the circulation valve 7 flows into the annulus 37. The sludge in the sludge receiving chamber 22 rises at the wellhead and is disposed of there.

Предлагаемая конструкция не требует наличия дополнительного насосного агрегата, исключает влияние столба жидкости в обсадной колонне на состав и характер продукта в шламоприемной камере, не требует использования пакера, повышает эффективность воздействия и исключает перелив скважинной жидкости через устье при подъеме устройства на поверхность, обеспечивая экологическую чистоту и безопасность проведения работ. При этом в процессе очистки зумпфа происходит очистка призабойной зоны скважины, освобождение от шлама перфорационных отверстий. А наличие автономного регистратора позволяет точно определять степень воздействия устройства на скважину и продуктивный пласт, получить необходимую информацию для построения кривой восстановления давления (КВД).The proposed design does not require an additional pumping unit, eliminates the influence of the liquid column in the casing on the composition and nature of the product in the sludge receiving chamber, does not require the use of a packer, increases the effectiveness of the impact and eliminates overflow of the wellbore fluid through the mouth when lifting the device to the surface, ensuring environmental cleanliness and safety of work. At the same time, in the process of cleaning the sump, the bottom-hole zone of the well is cleaned, and perforation holes are freed from sludge. And the presence of an autonomous recorder allows you to accurately determine the degree of impact of the device on the well and the reservoir, to obtain the necessary information to build a pressure recovery curve (HPC).

Claims

Installation of depression cleaning of the bottom of the wells, including a depression chamber with a hollow piston, hydraulically connected to a hydrodynamic impact device sequentially installed from top to bottom, made in the form of a diffuser-confuser and an elastic ball, a sludge-receiving chamber, a shutoff device made in the form of a shutter valve, a receiving pipe, valve, characterized in that it is provided with a receiving chamber for an elastic ball formed on the installation site between the hollow piston and the diffuser, a container with a reg with a stripping device located between the sludge receiving chamber and the shutter valve, the hollow piston is made with the possibility of mounting on the tubing string, the receiving pipe is made in the form of a pen with radial windows on the side surface, and the valve is knocked-down circulation and located on the side surface of the depression chamber .