RU2735882C1 - Downhole filter cleaning device - Google Patents

Downhole filter cleaning device Download PDF

Info

Publication number
RU2735882C1
RU2735882C1 RU2020114648A RU2020114648A RU2735882C1 RU 2735882 C1 RU2735882 C1 RU 2735882C1 RU 2020114648 A RU2020114648 A RU 2020114648A RU 2020114648 A RU2020114648 A RU 2020114648A RU 2735882 C1 RU2735882 C1 RU 2735882C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
unit
downhole
control
well
brushes
Prior art date
Application number
RU2020114648A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Николай Борисович Болотин
Original Assignee
Николай Борисович Болотин
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Николай Борисович Болотин filed Critical Николай Борисович Болотин
Priority to RU2020114648A priority Critical patent/RU2735882C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2735882C1 publication Critical patent/RU2735882C1/en

Links

Images

Classifications

    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH DRILLING; MINING
    • E21BEARTH DRILLING, e.g. DEEP DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B37/00Methods or apparatus for cleaning boreholes or wells
    • E21B37/08Methods or apparatus for cleaning boreholes or wells cleaning in situ of down-hole filters, screens, e.g. casing perforations, or gravel packs

Abstract

FIELD: oil and gas industry.
SUBSTANCE: invention relates to oil and gas industry. Device for cleaning a downhole filter includes a surface control unit and a downhole portion of the device, comprising a brush unit with a unit drive and an oscillation generator mounted in a sealed housing, and a means of delivering to the bottomhole of the well and supplying electric power, wherein the geophysical cable is used as the delivery and power supply means. Control unit is made in the form of a system unit with a monitor, and in the downhole part of the device there is a fixing unit, a block of brushes, downhole sensors and a downhole sensor controller, to the input of which they are connected and which output is connected via geophysical cable with system unit, and well control controller connected by well control line and geophysical cable to control controller is installed.
EFFECT: control of device position and cleaning parameters and control of cleaning process.
8 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности.The invention relates to the oil and gas industry.

Известен акустический метод декольматации фильтра при помощи магнитострикционных или пьезоэлектрических излучателей ультразвуковых колебаний (см. кн. «Восстановление дебита водозаборных скважин» М.: Агропромиздат, 1987 г. Авторы B.C. Алексеев, В.Г. Гребенников. Стр. 156). Способ обладает широким спектром частот излучаемых колебаний, возможностью генерировать кавитационный поток жидкости высокой энергии, что позволяет разрушать кольматанты различных типов. Кроме этого, при генерировании ультразвуковых колебаний в жидкой среде имеет место эффект ее обеззараживания и подавления развития биологических организмов. Недостатком способа является то, что для его применения требуется демонтаж водоподъемного оборудования каждый раз, когда производительность скважины снижается до критического уровня.Known acoustic method decolmatation filter using magnetostrictive or piezoelectric emitters of ultrasonic vibrations (see the book. "Recovery of the flow rate of water wells" M .: Agropromizdat, 1987, Authors B.C. Alekseev, V.G. Grebennikov. P. 156). The method has a wide spectrum of frequencies of the emitted vibrations, the ability to generate a high-energy cavitation flow of liquid, which allows destruction of bridging agents of various types. In addition, when ultrasonic vibrations are generated in a liquid medium, there is an effect of its disinfection and suppression of the development of biological organisms. The disadvantage of this method is that its application requires the dismantling of the water-lifting equipment every time the well productivity decreases to a critical level.

Известны способ и устройство для регулярной очистки прифильтровой зоны вертикальных скважин без демонтажа водоподъемного оборудования по патенту РФ №2612046. Устройство содержит акустический излучатель и средство его доставки в виде лифтового оборудования, которые расположены внутри фильтрового пространства и соединены соответственно кабелем электрической связи с пультом управления лифтовым оборудованием и генератором высокочастотных электрических колебаний. Пульт управления и генератор электрических колебаний находятся на поверхности земли. Лифтовое оборудование закреплено на нижней части погружного насоса и производит возвратно-поступательное перемещение (верх-вниз и обратно) акустического излучателя вдоль оси скважинного фильтра.The known method and device for regular cleaning of the near-filter zone of vertical wells without dismantling the water-lifting equipment according to RF patent No. 2612046. The device contains an acoustic emitter and its delivery means in the form of lift equipment, which are located inside the filter space and are connected, respectively, by an electrical connection cable with the lift equipment control panel and a generator of high-frequency electrical oscillations. The control panel and the generator of electrical oscillations are located on the ground. The lift equipment is fixed on the lower part of the submersible pump and produces a reciprocating movement (up-down and back) of the acoustic emitter along the axis of the downhole filter.

Акустический излучатель состоит из цепочки связанных между собой секторов (блоков), расположенных вдоль оси фильтра и выполненных из герметичных цилиндрических корпусов, оси симметрии которых перпендикулярны оси фильтра. В корпусе каждого блока установлены две ультразвуковые колебательные системы, работа которых основана на применении пьезоэлектрических (пьезокерамических) или магнитострикционных преобразователей электрических колебаний в механические. Рабочие поверхности волноводов-инструментов (источники ультразвуковых колебаний) направлены в противоположные стороны на внутреннюю поверхность фильтра. Оси. симметрии блоков относительно друг друга расположены под углом равным кратному от деления 180° на их количество (по типу кругового веера). В зависимости от размера проекции ультразвукового потока (от одного источника) на внутреннюю поверхность фильтра устанавливают такое количество блоков, при котором суммарный ультразвуковой поток (от всех источников) при перемещении акустического излучателя воздействует на всю внутреннюю поверхность фильтра. Цепочка блоков в виде гирлянды фиксируется вдоль оси фильтра с помощью двух веерных наборов гибких стержней-центраторов расположенных перпендикулярно оси фильтра в верхней и нижней части гирлянды.The acoustic radiator consists of a chain of interconnected sectors (blocks) located along the filter axis and made of sealed cylindrical housings, the symmetry axes of which are perpendicular to the filter axis. In the body of each unit, two ultrasonic oscillatory systems are installed, the operation of which is based on the use of piezoelectric (piezoceramic) or magnetostrictive converters of electrical vibrations into mechanical ones. The working surfaces of the waveguides-instruments (sources of ultrasonic vibrations) are directed in opposite directions to the inner surface of the filter. Axles. the symmetries of the blocks relative to each other are located at an angle equal to a multiple of dividing 180 ° by their number (like a circular fan). Depending on the size of the projection of the ultrasonic flow (from one source), such a number of blocks are installed on the inner surface of the filter, at which the total ultrasonic flow (from all sources), when moving the acoustic emitter, affects the entire inner surface of the filter. A chain of blocks in the form of a garland is fixed along the filter axis using two fan-shaped sets of flexible centralizer rods located perpendicular to the filter axis in the upper and lower parts of the garland.

Недостаток данного акустического излучателя заключается в том, что при малых размерах внутреннего диаметра скважинного фильтра возможно применение только малогабаритных ультразвуковых колебательных систем с ограниченными размерами рабочей поверхности волновода-инструмента. Такие источники ультразвуковых колебаний имеют небольшие размеры проекции ультразвукового потока на фильтр, поэтому требуется большое количество блоков ультразвуковых преобразователей, что значительно усложняет конструкцию акустического излучателя.The disadvantage of this acoustic emitter is that with small dimensions of the inner diameter of the borehole filter, it is possible to use only small-sized ultrasonic oscillatory systems with limited dimensions of the working surface of the waveguide-tool. Such sources of ultrasonic vibrations have small dimensions of the projection of the ultrasonic flow onto the filter; therefore, a large number of ultrasonic transducers are required, which significantly complicates the design of the acoustic emitter.

Известно устройство для очистки скважинного фильтра по патенту РФ №2672074, МПК Е21В 37/08, опубл. 09.11.2018 г., прототип.Known device for cleaning the well filter according to RF patent No. 2672074, IPC E21B 37/08, publ. 11/09/2018, prototype.

Это устройство содержит один блок ультразвуковых преобразователей, сверху и снизу блока устанавливают опорные плиты, узел вращения и электродвигатель. Устройство имеет вид гирлянды из следующих последовательно соединенных между собой элементов: верхняя опорная плита, узел вращения, блок ультразвуковых преобразователей, электродвигатель и нижняя опорная плита. Опорные плиты расположены перпендикулярно оси фильтра и по периметру имеют гибкие стержни-центраторы. С помощью электродвигателя производят вращательные колебания блока на угол равный 180° по типу часового маятника, при этом ультразвуковые потоки жидкости от рабочих поверхностей волноводов-инструментов сканируют внутреннюю поверхность фильтра по всей окружности фильтра на 360°. Одновременно с этим процессом, с помощью средства доставки осуществляют возвратно-поступательные перемещения акустического излучателя вдоль оси фильтра. Таким образом, обеспечивают последовательную обработку всей внутренней поверхности скважинного фильтра направленными ультразвуковыми потоками жидкости и регулярную очистку прифильтровой зоны скважины без демонтажа водоподъемного оборудования.This device contains one unit of ultrasonic transducers, base plates, a rotation unit and an electric motor are installed above and below the unit. The device has the form of a garland of the following elements connected in series: an upper base plate, a rotation unit, a unit of ultrasonic transducers, an electric motor and a lower base plate. The base plates are located perpendicular to the filter axis and have flexible centralizing rods around the perimeter. With the help of an electric motor, rotational oscillations of the unit are produced at an angle equal to 180 °, like a clock pendulum, while ultrasonic liquid flows from the working surfaces of the waveguides-instruments scan the inner surface of the filter along the entire circumference of the filter by 360 °. Simultaneously with this process, using the delivery means, reciprocating movements of the acoustic emitter along the filter axis are carried out. Thus, they provide consistent treatment of the entire inner surface of the well filter with directed ultrasonic fluid flows and regular cleaning of the near-filter zone of the well without dismantling the water-lifting equipment.

В качестве ультразвукового преобразователя используют ультразвуковую колебательную систему с большой амплитудой колебания, описанную в патенте РФ №2465071. Конструкция колебательной системы имеет форму тела вращения и состоит из, по крайней мере, двух дисковых пьезоэлементов расположенных между отражающей и концентрирующей накладкой с волноводом-инструментом на конце в форме диска. Пьезоэлементы и накладки размещены в цилиндрическом стакане с резьбовыми стяжками по торцам. При подаче на пьезоэлементы электрических импульсов формируются механические ультразвуковые колебания, которые через концентрирующую накладку передаются на рабочую поверхность волновода-инструмента.As an ultrasonic transducer, an ultrasonic vibrating system with a large vibration amplitude is used, as described in RF patent No. 2465071. The design of the oscillating system has the shape of a body of revolution and consists of at least two disk piezoelectric elements located between the reflective and concentrating pad with a waveguide-tool at the end in the shape of a disk. Piezoelectric elements and overlays are placed in a cylindrical glass with threaded ties at the ends. When electric pulses are applied to the piezoelectric elements, mechanical ultrasonic vibrations are formed, which are transmitted through the concentrating pad to the working surface of the waveguide-instrument.

Недостатки: отсутствие контроля работы устройства, выполнения очистки и эффективного управления процессом очистки.Disadvantages: lack of control over the operation of the device, cleaning performance and effective management of the cleaning process.

Задача создания изобретения: обеспечение визуального контроля положения устройства и обеспечение контроля и управления процессом очистки.The task of creating the invention: providing visual control of the position of the device and ensuring control and management of the cleaning process.

Достигнутый технический результат: обеспечение контроля положения устройства параметров работы и эффективного управления процессом очистки.The achieved technical result: ensuring control of the position of the device of operating parameters and effective control of the cleaning process.

Решение указанных задач достигнуто в устройстве для очистки скважинного фильтра, включающее блок управления на поверхности, и скважинную часть устройства, содержащую блок щеток с приводом блока и генератор колебаний, установленный в герметичном корпусе и средство доставки на забой скважины и подвода электроэнергии, при этом в качестве средства доставки и подвода электроэнергии используют геофизический кабель, тем, что блок управления выполнен в виде системного блока с монитором, а в скважинной части устройства установлены фиксирующий блок, блок щеток, скважинные датчики и скважинный контроллер датчиков, к входу в который они присоединены, и выход которого соединен через геофизический кабель с системным блоком, а также установлен скважинный контроллер управления, соединенный скважинной линией управления и геофизическим кабелем с контроллером управления.The solution to these problems has been achieved in a device for cleaning a downhole filter, including a control unit on the surface, and a downhole part of the device containing a brush unit with a drive unit and an oscillator installed in a sealed housing and a means for delivering to the bottom of the well and supplying electricity, while the means for delivering and supplying electricity use a geophysical cable, in that the control unit is made in the form of a system unit with a monitor, and a fixing unit, a brush unit, downhole sensors and a downhole sensor controller are installed in the downhole part of the device, to which they are connected, and the output which is connected through a geophysical cable to the system unit, and a downhole control controller is installed, connected by a downhole control line and a geophysical cable to the control controller.

Блок щеток может быть выполнен в виде щеток в форме сектора с проволокой, и держателем, в котором выполнено отверстие продолговатой формы, через которое проходит цилиндрический шарнир, блок щеток содержит радиальные штоки, установленные внутри цилиндров и имеющих упоры, концентрично радиальным штокам установлены пружины, упирающиеся в упоры и держатели.The brush block can be made in the form of brushes in the form of a sector with a wire, and a holder in which an oblong-shaped hole is made through which a cylindrical hinge passes, the brush block contains radial rods installed inside the cylinders and having stops, springs are installed concentrically to the radial rods, abutting in stops and holders.

В качестве генератора колебаний может быть применен ультразвуковой генератор.An ultrasonic generator can be used as a vibration generator.

В качестве генератора колебаний может быть применен вибратор.A vibrator can be used as an oscillator.

Геофизический кабель может быть подключен через кабельный наконечник к генератору колебаний, приводу блока щеток и блоку фиксации.The geophysical cable can be connected via a cable lug to the oscillator, the drive of the brush unit and the fixation unit.

Герметичный корпус может быть выполнен с компенсатором давления и температурного расширения.The hermetically sealed body can be made with a pressure and thermal expansion compensator.

Блок щеток может быть выполнен с возможностью создания вращательного и колебательного движений.The unit of brushes can be configured to create rotational and oscillatory movements.

На поверхности может быть установлен модем, соединенный с системным блоком и сетью «Интернет».A modem can be installed on the surface, connected to the system unit and the Internet.

Сущность изобретения поясняется на чертежах (фиг. 1…4), где:The essence of the invention is illustrated in the drawings (Fig. 1 ... 4), where:

- на фиг. 1 приведен общая схема устройства очистки скважинного фильтра, включая часть на поверхности и скважинную часть.- in Fig. 1 shows a general diagram of a downhole filter cleaning device, including a surface part and a downhole part.

- на фиг. 2 приведена скважинная часть устройства, первый вариант,- in Fig. 2 shows the downhole part of the device, the first option,

- на фиг. 3 приведена схема измерения и управления,- in Fig. 3 shows a diagram of measurement and control,

- на фиг. 4 - чертеж блока щеток.- in Fig. 4 is a drawing of a brush unit.

Перечень обозначений, принятых в описании.List of designations used in the description.

1. обсадная колонна 11.casing 1

2. скважинный фильтр 2,2.borehole filter 2,

3. продуктивный пласт 3,3.productive layer 3,

4. перфорированная труба 4.4.perforated pipe 4.

5. фильтрующий элемент 5,5.filter element 5,

6. скважинная часть устройства 6,6. the downhole part of the device 6,

7. герметичном корпусе 7,7.sealed enclosure 7,

8. генератор колебаний 8,8. oscillator 8,

9. средство доставки 9,9.delivery system 9,

10. кабельный наконечник 10,10.cable lug 10,

11. геофизический кабель 11,11.geophysical cable 11,

12. катушка 12.12.coil 12.

13. системный блок 13,13.system unit 13,

14. электрическая связь 14,14.electric connection 14,

15. источник питания электроэнергией 15,15.power supply 15,

16. монитор 16,16.monitor 16,

17. датчик измерения длины кабеля 17,17. cable length measurement sensor 17,

18. поверхность 18,18.surface 18,

19. привод 19,19.drive 19,

20. выключателем привода 20,20. drive switch 20,

21. тормозом 21,21.brake 21,

22. включатель тормоза 22,22.brake switch 22,

23. контроллер управления 23,23.controller 23,

24. верхний контроллер датчиков 24,24.Upper sensor controller 24,

25. блок щеток 25,25. block of brushes 25,

26. вал 26,26. shaft 26,

27. привод щеток 27,27. brush drive 27,

28. компенсатор давления и температурного расширения 28,28. pressure and thermal expansion compensator 28,

29. акустический излучатель 29,29.acoustic emitter 29,

30. датчик частоты вращения щеток 30,30.brush speed sensor 30,

31. датчик амплитуды колебаний 31,31. vibration amplitude sensor 31,

32. датчик частоты колебания 32,32. vibration frequency sensor 32,

33. скважинный контроллер датчиков 33,33. downhole sensor controller 33,

34. скважинный контроллер управления 34,34. downhole control controller 34,

35. скважинные провода управления 35,35.Borehole control wires 35,

36. скважинные силовые кабели 36,36.borehole power cables 36,

37. скважинные связи измерения 37,37.Borehole Communications Measurement 37,

38. блок фиксации 38,38. block fixation 38,

39. фиксаторы 39,39. clips 39,

40. модем 40,40. modem 40,

41. сеть Интернет 41,41. Internet 41,

42. щетки 42,42 brushes 42,

43. сектор 43,43.Sector 43,

44. проволока 44,44.wire 44,

45. держатель 45,45. holder 45,

46. отверстие 46,46.hole 46,

47. цилиндрический шарнир 47,47.cylindrical joint 47,

48. радиальный шток 48,48. radial rod 48,

49. цилиндр 49,49. cylinder 49,

50. упор 50,50. emphasis 50,

51. пружина 51.51.spring 51.

На фиг. 1 приведена принципиальная схема устройства для очистки скважинного фильтра. Оно предназначено для спуска в обсадную колонну 1 внутрь скважинного фильтра 2, установленного в продуктивном пласте 3 для очистки скважинного фильтра 2 при кольматации акустическими или механическими колебаниями, например звуком, ультразвуком, вибрацией или сочетанием этих видов колебаний.FIG. 1 shows a schematic diagram of a device for cleaning a downhole filter. It is intended for running into the casing 1 inside the well filter 2 installed in the productive formation 3 to clean the well filter 2 during clogging with acoustic or mechanical vibrations, such as sound, ultrasound, vibration, or a combination of these types of vibrations.

Скважинный фильтр 2, как правило, выполнен в виде перфорированной трубы 4 с фильтрующим элементом 5. Фильтрующий элемент 5 может быть сетчатым, щелевым или из пористого материала. При эксплуатации фильтрующий элемент 5 забивается (происходит кольматация) посторонними частицами, в результате чего дебит скважины резко уменьшается.The downhole filter 2, as a rule, is made in the form of a perforated pipe 4 with a filtering element 5. The filtering element 5 can be mesh, slotted or porous material. During operation, the filter element 5 is clogged (clogging occurs) with foreign particles, as a result of which the flow rate of the well decreases sharply.

Устройство содержит скважинную часть устройства 6.The device contains the downhole part of the device 6.

Основной вариант устройства (фиг. 1) содержит, установленные скважинную часть устройства 6 в герметичном корпусе 7, генератор колебаний 8 и средство доставки 9. Устройство имеет на одном из торцов кабельный наконечник 10, к которому подключен геофизический кабель 11.The main version of the device (Fig. 1) contains, installed downhole part of the device 6 in a sealed housing 7, an oscillation generator 8 and a delivery device 9. The device has a cable tip 10 at one of its ends, to which a geophysical cable 11 is connected.

В основном варианте геофизический кабель используют как средство доставки. Геофизический кабель 11 намотан на катушку 12 и подключен к блоку управления, роль которого выполняет системный блок 13, к которому в свою очередь, электрическими связями 14 подключен источник питания электроэнергией 15 - аккумулятор или электрическая сеть и монитор 16. На геофизическом кабеле 11 установлен датчик измерения длины кабеля 17.In the main version, a geophysical cable is used as a delivery vehicle. Geophysical cable 11 is wound on a coil 12 and is connected to a control unit, the role of which is played by a system unit 13, to which, in turn, a power supply source 15 is connected by electrical connections 14 - a battery or an electrical network and a monitor 16. A measurement sensor is installed on the geophysical cable 11 cable length 17.

Устройство содержит на поверхности 18 системный блок 13 и монитор 16 для осуществления контроля места положения генератора колебаний 8 и параметров процесса очистки и управления ими.The device contains on the surface 18 a system unit 13 and a monitor 16 for monitoring the position of the oscillator 8 and the parameters of the cleaning process and their control.

Для доставки забойной части устройства 6 и подачи электроэнергии в нее и снятия скважинных параметров используют геофизический кабель 11.Geophysical cable 11 is used to deliver the bottom-hole part of the device 6 and supply electricity to it and take downhole parameters.

Наземное оборудование на поверхности 18 содержит катушку 12 с приводом 19 и выключателем привода 20, тормозом 21 и включателем тормоза 22. Выключатель привода 20 и включатель тормоза 22 соединены с котроллером управления 23. Устройство содержит верхний контроллер датчиков 24, к входу которого присоединен геофизический кабель 11, а к выходу системный блок 13.Ground equipment on the surface 18 contains a coil 12 with a drive 19 and a drive switch 20, a brake 21 and a brake switch 22. The drive switch 20 and a brake switch 22 are connected to the control controller 23. The device contains an upper sensor controller 24, to the input of which a geophysical cable 11 is connected , and to the exit the system unit 13.

Скважинная часть устройства 6 содержит блок щеток 25, выполненных с возможностью вращения в противоположном направлении. Блок щеток 25 валом 26 соединен с приводом щеток 27, установленном в герметичном корпусе 7.The downhole part of the device 6 contains a block of brushes 25, made with the possibility of rotation in the opposite direction. The block of brushes 25 is connected by a shaft 26 to a brush drive 27 installed in a sealed housing 7.

Привод щеток 27 выполнен с возможность создания для вала 26 вращательного движения и одновременно возвратно-поступательного движения.The drive of the brushes 27 is made with the possibility of creating a rotational movement for the shaft 26 and at the same time a reciprocating movement.

Герметичный корпус 7 заполнен смазывающей жидкостью. Внутри герметичного корпуса 7 выполнен компенсатор давления и температурного расширения 28 (фиг. 2…4). Компенсатор давления и температурного расширения 28 предназначен для компенсации разных коэффициентов температурного расширения металла, из которого выполнены корпуса, и смазывающей жидкости, а также предотвращения смятия герметичного корпуса высоким давлением, действующим в скважине. Гидростатическое давление в скважине может достигать, в зависимости от ее глубины, 60…80 МПа. Кроме того, компенсатор давления и температурного расширения 28 компенсирует расход смазывающей жидкости и предотвращает попадание компонентов окружающей среды в смазывающую жидкость.The sealed body 7 is filled with a lubricant. Inside the sealed housing 7 is made a compensator of pressure and temperature expansion 28 (Fig. 2 ... 4). The compensator of pressure and thermal expansion 28 is designed to compensate for different coefficients of thermal expansion of the metal from which the bodies are made and the lubricating liquid, as well as to prevent collapse of the sealed body by high pressure acting in the well. The hydrostatic pressure in the well can reach, depending on its depth, 60 ... 80 MPa. In addition, the pressure and thermal expansion compensator 28 compensates for the flow rate of the lubricating fluid and prevents environmental components from entering the lubricating fluid.

Генератор колебаний 8 также установлен внутри герметичного корпуса 7. В качестве генератора колебаний 8 может быть использован ультразвуковой генератор, вибратор и т.д. К генератору колебаний 8 радиально подстыкованы акустические излучатели 29.The vibration generator 8 is also installed inside the sealed housing 7. An ultrasonic generator, a vibrator, etc. can be used as a vibration generator 8. Acoustic emitters 29 are radially docked to the oscillator 8.

Устройство для очистки скважинного фильтра содержит (фиг. 2) скважинные датчики, в том числе датчик частоты вращения щеток 30, датчик амплитуды колебаний 31 и частоты колебания 32, соединенные со скважинным контроллером датчиков 33, установленным в герметичном корпусе 7 и соединенным с геофизическим кабелем 11.The device for cleaning the downhole filter contains (Fig. 2) downhole sensors, including a brush speed sensor 30, a vibration amplitude sensor 31 and a vibration frequency 32, connected to a downhole sensor controller 33 installed in a sealed housing 7 and connected to a geophysical cable 11 ...

В герметичном корпусе 7 также установлены скважинный контроллер управления 34, к которому подсоединены скважинные провода управления 35, а ко всей аппаратуре внутри скважинной части устройства 6 присоединены скважинные силовые кабели 36. Скважинные связи измерения 37 соединяют датчики 30…32 со скважинным контроллером датчиков 33,In the sealed housing 7, a downhole control controller 34 is also installed, to which downhole control wires 35 are connected, and downhole power cables 36 are connected to all equipment inside the downhole part of the device 6. Downhole measurement connections 37 connect sensors 30 ... 32 with a downhole sensor controller 33,

Устройство может содержать блок фиксации 38 с фиксаторами 39, установленные радиально, для временной фиксации внутри скважинного фильтра 2 (фиг. 2). Схема электрических соединений скважинной части устройства 6 приведена на фиг. 3.The device may contain a fixation block 38 with fixators 39 installed radially for temporary fixation inside the well screen 2 (Fig. 2). The electrical connection diagram of the downhole part of the device 6 is shown in FIG. 3.

К одному из портов системного блока 13 может быть подключен модем 40, соединенный с сетью Интернет 41 (фиг. 1) для дистанционного контроля и управления очисткой.One of the ports of the system unit 13 can be connected to a modem 40 connected to the Internet 41 (Fig. 1) for remote monitoring and control of cleaning.

На фиг. 4 приведен чертеж блока щеток 25. Блок щеток 25 содержит: щетки 42 в форме сектор 43 со стальной проволокой 44 (в виде отрезков) и держателем 45, в котором выполнено отверстие 46 продолговатой формы, через которое проходит цилиндрический шарнир 47 для соединения с радиальными штоками 48.FIG. 4 shows a drawing of a block of brushes 25. The block of brushes 25 contains: brushes 42 in the form of a sector 43 with a steel wire 44 (in the form of segments) and a holder 45, in which an oblong-shaped hole 46 is made, through which a cylindrical hinge 47 passes for connection with radial rods 48.

Радиальные штоки 48 (от 3 до 12 шт.) установлены в цилиндрах 40. На каждом радиальном штоке 48 выполнен упор 49. Радиальные штоки 48 установлены в цилиндры 50 и концентрично им установлены пружина 50. Пружины 50 упираются одним концом в упоры 49, а другим в держатели 45.Radial rods 48 (from 3 to 12 pcs.) Are installed in cylinders 40. A stop 49 is made on each radial rod 48. Radial rods 48 are installed in cylinders 50 and a spring 50 is installed concentrically to them. The springs 50 rest against stops 49 with one end and the other in holders 45.

Работа устройства (фиг. 1…4).Operation of the device (Fig. 1 ... 4).

После длительной эксплуатации скважины в результате кольматации скважинного фильтра 2 резко уменьшается дебит добываемого продукта. В обсадную колонну 1 спускают скважинную часть устройства 6 на геофизическом кабеле 11. Вертикальный участок скважины устройство проходит под действием силы тяжести, при этом геофизический кабель 11 разматывается с катушки 12, и датчик длины кабеля 17 определяет глубину, на которую спущен скважинная часть устройства 6. По горизонтальному участку скважины или по участку, имеющему уклон меньше чем 5…7 градусов, перемещение устройства без посторонних сил невозможно. Для этого могут быть использованы известные средства доставки, например, известные из пат. РФ №2392178, МПК Е21В 37/08, опубл. 27.09.2009 г.After long-term operation of the well as a result of clogging of the well filter 2, the production rate of the produced product sharply decreases. The downhole part of the device 6 is lowered into the casing string 1 on a geophysical cable 11. The vertical section of the wellbore device passes under the action of gravity, while the geophysical cable 11 is unwound from the reel 12, and the cable length sensor 17 determines the depth to which the downhole part of the device 6 is lowered. Along the horizontal section of the well or along the section with a slope of less than 5 ... 7 degrees, it is impossible to move the device without external forces. For this, known delivery vehicles can be used, for example, those known from US Pat. RF No. 2392178, IPC E21B 37/08, publ. September 27, 2009

При вхождении скважинной части устройства 6 внутрь скважинного фильтра 2 (первого из скважинных фильтров, если их установлено несколько) с системного блока 13 включается блок фиксации 38 и выдвигаются фиксаторы 39 для предотвращения дальнейшего перемещения скважинной части устройства 6 в процессе очистки текущего участка скважинного фильтра 2.When the downhole part of the device 6 enters into the downhole filter 2 (the first of the downhole filters, if there are several of them installed), the fixation unit 38 is switched on from the system unit 13 and the latches 39 are extended to prevent further movement of the downhole part of the device 6 during the cleaning of the current section of the downhole filter 2

Включают генератор колебаний 8, который посредством акустических излучателей 29 направляет энергию акустических колебаний радиально по отношению к фильтрующему элементу 5. Акустическое или вибрационное воздействие на фильтрующий элемент 5 и вызывает отслоение твердых частиц, засоривших фильтрующие ячейки или щели.An oscillation generator 8 is turned on, which, by means of acoustic emitters 29, directs the energy of acoustic vibrations radially with respect to the filter element 5. The acoustic or vibration effect on the filter element 5 causes the detachment of solid particles clogging the filter cells or slots.

Одновременно включают привод щеток 27 и задействуют блок щеток 25. Щетки 42 (фиг. 4) совершают вращательное движение и одновременно осевое возвратно-поступательное перемещение на 3…5 мм. Один участок скважинного фильтра 2 очищается, потом расфиксируют фиксаторы 39 блока фиксации 38 и скважинная часть устройства 6 перемещается еще далее на 3…5 мм. Этот процесс повторяется многократно. В итоге скважинный фильтр 2 полностью очищается.Simultaneously, the brush drive 27 is turned on and the brush unit 25 is activated. The brushes 42 (Fig. 4) perform a rotational movement and simultaneously an axial reciprocating movement of 3 ... 5 mm. One section of the downhole filter 2 is cleaned, then the locks 39 of the fixation block 38 are unlocked and the downhole part of the device 6 is moved even further by 3 ... 5 mm. This process is repeated many times. As a result, the well screen 2 is completely cleaned.

Положение забойной части устройства 6 в скважине и привязку к интервалу установки скважинных фильтров 2 ориентировочно определяют при помощи датчика измерения длины кабеля 17.The position of the bottom-hole part of the device 6 in the well and the connection to the installation interval of the downhole filters 2 are roughly determined using the cable length sensor 17.

Появилась возможность обеспечить оперативное управление работой устройства для очистки скважинного фильтра, за счет изменения режимных параметров контролируемых датчиками 17, 30, 31 и 32 и по результатам контроляIt became possible to provide operational control of the device for cleaning the well filter, by changing the operating parameters monitored by sensors 17, 30, 31 and 32 and based on the results of monitoring

Датчики 30, 31 и 32 передают информацию на скважинный контроллер датчиков 33 и далее по скважинной связи измерения 37 и геофизическому кабелю 11 на верхний контроллер датчиков 24 и далее - на системный блок 13.The sensors 30, 31 and 32 transmit information to the downhole sensor controller 33 and then through the downhole measurement connection 37 and the geophysical cable 11 to the upper sensor controller 24 and then to the system unit 13.

Системный блок 13 вырабатывает и передает информацию на контроллер управления 23, и далее на выключатель привода 20, соединенный с приводом 19, для раскрутки катушки 12 с геофизическим кабелем 11, а к третьему - включатель тормоза 22, для включения или выключения тормоза 21 катушки 12 (фиг. 1).The system unit 13 generates and transmits information to the control controller 23, and then to the drive switch 20, connected to the drive 19, to unwind the coil 12 with the geophysical cable 11, and to the third - the brake switch 22 to turn on or off the brake 21 of the coil 12 ( Fig. 1).

Используя информацию, полученную с датчиков 30, 31 и 32 системный блок 13 по заранее заданной программе вырабатывает сигналы на коррекцию работы генератора колебаний 8 и привод щеток 27. Этот сигнал через контроллер управления 23 и геофизический кабель 11 подается в скважинный контроллер управления 34 и далее к генератору колебаний 8 и приводу щеток 27.Using the information received from the sensors 30, 31 and 32, the system unit 13, according to a predetermined program, generates signals to correct the operation of the oscillator 8 and the brush drive 27. This signal is fed through the control controller 23 and the geophysical cable 11 to the downhole control controller 34 and further to oscillator 8 and brush drive 27.

После проведения очистки с системного блока 13 отключают привод щеток 27 и генератор колебаний 8. Расфиксируют блок фиксации 38. Наматывая геофизический кабель 11 на катушку 12, извлекают скважинную часть устройства 6 из скважины. Скважину вновь вводят в эксплуатацию.After cleaning, the brush drive 27 and the oscillator 8 are disconnected from the system unit 13. The fixation unit 38 is unlocked. By winding the geophysical cable 11 onto the spool 12, the downhole part of the device 6 is removed from the well. The well is put into operation again.

Блок щеток 25 содержит (фиг. 4): щетки 42 в виде сектора 43 с проволокой 44, и держателем 45, в котором выполнено отверстие 46 продолговатой формы, для изменения диаметра Dщ от действия центробежных сил, через которое проходит цилиндрический шарнир 47. Блок щеток 25 одержит радиальные штоки 48, установленные внутри цилиндров 49 и имеющих упоры 50. Концентрично радиальным штокам 48 установлены пружины 45. Пружины 45 создают давление на щетки 42 для их эффективной работы и компенсации колебаний внутреннего диаметра скважинного фильтра 2 в пределах допусков и из-за кольматации.The block of brushes 25 contains (Fig. 4): brushes 42 in the form of a sector 43 with a wire 44, and a holder 45, in which an oblong-shaped hole 46 is made, for changing the diameter D u from the action of centrifugal forces, through which a cylindrical hinge 47 passes. brushes 25 has radial rods 48 installed inside cylinders 49 and having stops 50. Springs 45 are installed concentrically to radial rods 48. Springs 45 create pressure on brushes 42 for their effective operation and compensate for fluctuations in the inner diameter of the well screen 2 within tolerances and due to colmatation.

Доставка генератора колебаний 8 внутрь скважинного фильтра 2, установленного на горизонтальном участке скважины, может быть выполнена при помощи колонны НКТ (насосно-компрессорных труб) или транспортной колонны или помощи штанг (на фиг. 1…4 такие варианты не показаны.)The delivery of the oscillation generator 8 inside the well filter 2 installed on the horizontal section of the well can be performed using a tubing string (tubing) or a transport string or using rods (such options are not shown in Figs. 1 ... 4.)

При необходимости информация по процессу очистки скважинного фильтра может быть передана через модем 40 (фиг. 1) с использованием сети «Интернет» 41 на значительное расстояние и использоваться для контроля или управления.If necessary, information on the cleaning process of the well filter can be transmitted via modem 40 (Fig. 1) using the Internet 41 over a considerable distance and used for monitoring or control.

Применение предложенного технического решения позволило:Application of the proposed technical solution allowed:

1. Обеспечить полностью автоматизированную и качественную очистку скважинного фильтра от механических отложений, в том числе внутренних поверхностей за счет одновременного применения механической и виброакустйческой очистки.1. Provide fully automated and high-quality cleaning of the well filter from mechanical deposits, including internal surfaces, due to the simultaneous use of mechanical and vibroacoustic cleaning.

2. Обеспечить точную доставку устройства в скважинный фильтр.2. Ensure accurate delivery of the device to the well screen.

3. Предотвратить скручивание геофизического кабеля из-за вращения блока щеток за счет применения блока фиксации.3. Prevent the twisting of the geophysical cable due to the rotation of the brush unit by using the fixing unit.

4. Обеспечить оперативное управление работой устройства для очистки скважинного фильтра, за счет контроля скважинных параметров и автоматического или ручного изменения режимных параметров блока щеток и генератора колебаний по результатам контроля забойных параметров на экране мониторе.4. Ensure operational control of the operation of the device for cleaning the downhole filter by monitoring the well parameters and automatically or manually changing the operating parameters of the brush unit and oscillator based on the results of monitoring the downhole parameters on the monitor screen.

Claims (8)

1. Устройство для очистки скважинного фильтра, включающее блок управления на поверхности и скважинную часть устройства, содержащую блок щеток с приводом блока и генератор колебаний, установленный в герметичном корпусе, и средство доставки на забой скважины и подвода электроэнергии, при этом в качестве средства доставки и подвода электроэнергии используют геофизический кабель, отличающееся тем, что блок управления выполнен в виде системного блока с монитором, а в скважинной части устройства установлены фиксирующий блок, блок щеток, скважинные датчики и скважинный контроллер датчиков, к входу в который они присоединены и выход которого соединен через геофизический кабель с системным блоком, а также установлен скважинный контроллер управления, соединенный скважинной линией управления и геофизическим кабелем с контроллером управления.1. A device for cleaning a well filter, including a control unit on the surface and a downhole part of the device, containing a brush unit with a drive unit and an oscillator installed in a sealed housing, and a means for delivering to the bottom of the well and supplying electricity, while serving as a delivery means and a geophysical cable is used to supply electricity, characterized in that the control unit is made in the form of a system unit with a monitor, and a fixing unit, a brush unit, downhole sensors and a downhole sensor controller are installed in the downhole part of the device, to the input of which they are connected and the output of which is connected through a geophysical cable with a system unit, as well as a downhole control controller connected to a downhole control line and a geophysical cable with a control controller. 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что блок щеток выполнен в виде щеток в форме сектора с проволокой и держателем, в котором выполнено отверстие продолговатой формы, через которое проходит цилиндрический шарнир, блок щеток содержит радиальные штоки, установленные внутри цилиндров и имеющие упоры, концентрично радиальным штокам установлены пружины, упирающиеся в упоры и держатели.2. The device according to claim 1, characterized in that the unit of brushes is made in the form of brushes in the form of a sector with a wire and a holder, in which an oblong-shaped hole is made through which a cylindrical hinge passes, the unit of brushes contains radial rods installed inside the cylinders and having stops, springs are installed concentrically with radial rods, abutting against stops and holders. 3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что в качестве генератора колебаний применен ультразвуковой генератор.3. The device according to claim 1, characterized in that an ultrasonic generator is used as an oscillator. 4. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что в качестве генератора колебаний применен вибратор.4. A device according to claim 1, characterized in that a vibrator is used as the oscillator. 5. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что геофизический кабель подключен через кабельный наконечник к генератору колебаний, приводу блока щеток и блоку фиксации.5. The device according to claim 1, characterized in that the geophysical cable is connected through a cable lug to the oscillator, the drive of the brush unit and the fixation unit. 6. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что герметичный корпус выполнен с компенсатором давления и температурного расширения.6. The device according to claim 1, characterized in that the sealed body is made with a pressure and thermal expansion compensator. 7. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что блок щеток выполнен с возможностью создания вращательного и колебательного движений.7. The device according to claim. 1, characterized in that the unit of brushes is configured to create rotational and oscillatory movements. 8. Устройство по п. 1, отличающееся тем. что на поверхности установлен модем, соединенный с системным блоком и сетью «Интернет».8. The device according to claim 1, which is different. that a modem is installed on the surface, connected to the system unit and the Internet.
RU2020114648A 2020-04-14 2020-04-14 Downhole filter cleaning device RU2735882C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020114648A RU2735882C1 (en) 2020-04-14 2020-04-14 Downhole filter cleaning device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020114648A RU2735882C1 (en) 2020-04-14 2020-04-14 Downhole filter cleaning device

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2735882C1 true RU2735882C1 (en) 2020-11-09

Family

ID=73398333

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2020114648A RU2735882C1 (en) 2020-04-14 2020-04-14 Downhole filter cleaning device

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2735882C1 (en)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20070187090A1 (en) * 2006-02-15 2007-08-16 Halliburton Energy Services, Inc. Methods of cleaning sand control screens and gravel packs
JP2010031614A (en) * 2008-06-26 2010-02-12 Sakamoto Yuzo In-well screen cleaning device
RU2382178C2 (en) * 2008-03-17 2010-02-20 Эдуард Федорович Соловьев Well filter cleaning tool
RU2384694C2 (en) * 2007-09-06 2010-03-20 Ежов Владимир Александрович Method restoration of discharge water well
RU2534781C1 (en) * 2013-12-24 2014-12-10 Дмитрий Валентинович Моисеев Well strainer cleanout device
US9988877B2 (en) * 2013-04-30 2018-06-05 Ventora Technologies Ag Device for cleaning water wells

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20070187090A1 (en) * 2006-02-15 2007-08-16 Halliburton Energy Services, Inc. Methods of cleaning sand control screens and gravel packs
RU2384694C2 (en) * 2007-09-06 2010-03-20 Ежов Владимир Александрович Method restoration of discharge water well
RU2382178C2 (en) * 2008-03-17 2010-02-20 Эдуард Федорович Соловьев Well filter cleaning tool
JP2010031614A (en) * 2008-06-26 2010-02-12 Sakamoto Yuzo In-well screen cleaning device
US9988877B2 (en) * 2013-04-30 2018-06-05 Ventora Technologies Ag Device for cleaning water wells
RU2534781C1 (en) * 2013-12-24 2014-12-10 Дмитрий Валентинович Моисеев Well strainer cleanout device

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP3748121B1 (en) Acoustic emitter device for regular cleaning of a downhole filter
US7216738B2 (en) Acoustic stimulation method with axial driver actuating moment arms on tines
EP1350006B1 (en) Method and apparatus for treating a wellbore with vibratory waves to remove particles therefrom
US20070256828A1 (en) Method and apparatus for reducing a skin effect in a downhole environment
US7591343B2 (en) Apparatuses for generating acoustic waves
US4280557A (en) Sonic apparatus for cleaning wells, pipe structures and the like
US20150138924A1 (en) Acoustic fracturing of rock formations
US20060254766A1 (en) Acoustic inhibition of hydrates, scales and paraffins
WO2018021949A1 (en) Method for ultrasound stimulation of oil production and device for implementing said method
US3016093A (en) Method of and apparatus for cleaning out oil well casing perforations and surrounding formation by application of asymmetric acoustic waves with peaked compression phase
RU2738501C1 (en) Downhole filter cleaning device
US3946829A (en) Ultrasonic device
US20030155153A1 (en) Pressure reading tool
US4257482A (en) Sonic gravel packing method and tool for downhole oil wells
US3527300A (en) Electro-mechanical transducer for secondary oil recovery and method therefor
RU2735882C1 (en) Downhole filter cleaning device
RU2739170C1 (en) Downhole filter cleaning device
US4512402A (en) Casing tuned downhole tool
CA3053720A1 (en) Devices and methods for generating radially propogating ultrasonic waves and their use
RU2640846C1 (en) Method and device for recovery of horizontal well production and effect on formation
EP3555417B1 (en) Induced cavitation to prevent scaling on wellbore pumps
RU2140519C1 (en) Device for acoustic stimulation of oil-gas formation
US20090173492A1 (en) Surface activated downhole spark-gap tool
RU2612046C1 (en) Method and device for regular cleaning of near-filter area and conservation of water well capacity
US20070064539A1 (en) Generating acoustic waves