RU38022U1 - Устройство для очистки скважины - Google Patents

Description

Объект-устройство

Устройство для очистки скважины

Предложение относится к нефтедобывающей промышленности и может быть использовано в качестве оборудования для очистки призабойной зоны пласта и забоя скважины от шлама, песка, парафина, смол и других трудноизвлекаемых промывкой отложений.

Известно устройство для очистки скважины ( Патент RU № 2068079, МЮИ 6 Е 21 В 37/00, 21/00, 1996г.), состоящее из полого штока с кольцевым выступом и установленными на нем сбивным клапаном и пружиной сжатия, корпус с обратным клапаном, соединенный с хвостовиком и пакером, причем шток и хвостовик выполнены с радиальными каналами, срезные и уплотнительные элементы.

Недостатками устройства являются:

сложность конструкции и недостаточная жесткость;

возможность выхода из строя нижнего уплотнения корпуса из-за срезания его при прохождении через него перфорированных отверстий штока;

низкая эффективность очистки скважины, обусловленная тем, что сообщение подпакерного пространства с внутренним пространством колонны насоснокомпрессорных труб (НКТ) произойдет раньше, чем будет достигнута окончательная запакеровка скважины, в результате этого внутреннее пространство колонны НКТ будет заполнена скважинной жидкостью, а не загрязнениями пласта и пластовки

устройство позволяет достичь временного эффекта, так как после его подъема вместе с пакером, загрязнения, находяпщеся в стволе скважины, будут опять входить в поры и каналы прод}тстивного пласта и снижать его проницаемость;

невозможность обеспечения циклического имплозионного воздействия на пласт. Дело в том, что резкая и продолжительная депрессия на пласт может привести к тому. Что загрязнения пласта не выйдут из него, а запечатают его каналы и поры на пути к столу скважины.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство для очистки скважины ( Патент RU 2186947, МПК 7 Е 21 В 37/00, 2002 г.), содержащее корпус, пакер, полый шток с радиальными каналами, состоящими из двух рядов и

МПК7Е21В37/00

,

разделенными между собой глухой перегородкой, кольцевым выступом и, установленными на нем, сбивными клапанами и пружиной сжатия, взаимодействующей с втулкой, имеющей цилиндрическую выборку на внутренней поверхности, при этом втулка вьшолнена с возможностью ограниченного снизу продольного перемещения и перекрытия в исходном положении радиальных каналов.

Существенными недостатками является:

низкая эффективность работы устройства, обусловленная тем, что радиальные каналы хвостовика с глухим дном засоряются шламом и загрязнениями пласта;

низкая степень герметичности внутрискважинного пространства над продуктивным пластом из-за возможных механических повреждений уплотнительного элемента пакера о стенки скважины в процессе спуска, поскольку его наружный диаметр равен наружному диаметру корпуса устройства;

наличие хвостовика в конструкции устройства ограничивает его применение и делает невозможным его использование в скважинах с открытым забоем, с боковыми и горизонтальными стволами поскольку необходима разгрузка на забой скважины.

Задачей полезной модели является создание устройства, обладающего более простой констрз кцией, позволяющего более герметично разобщить внутрискважинное пространство над продуктивным пластом и устанавливать его в необходимом интервале скважины над продуктивным пластом без опоры на забой и повьщ1енной эффективностью очистки скважины за счет циклического воздействия на призабойную зону пласта.

Указанная задача рещается предлагаемым устройством, содержащим корпус, пакер, полый щток с радиальными каналами, состоящими из двух рядов и разделенными между собой глухой перегородкой, кольцевым выступом и, установленными на нем, сбивными клапанами и прз жиной сжатия, взаимодействз ющей с втулкой, имеющей цилиндрическую выборку на внутренней поверхности, при этом втулка выполнена с возможностью ограниченного снизу продольного перемещения и перекрытия в исходном положении радиальных каналов.

Новым является то, что пакер выполнен в виде стакана с упором, размещенным внутри и выполненным с возможностью взаимодействия с корпусом и наконечником жестко соединенным с полым штоком, при этом на стакане жестко закреплен снаружи в середине симметрично эластичный рукав, причем стакан сверху и снизу соединен с возможностью ограниченного перемещения соответственно с наконечником и корпусом, относительно которых в транспортном положении он закреплен срезными элементами, а в рабочем - верхним и нижним фиксаторами положения, при этом эластичный рукав сверху

и снизу жестко прикреплен соответственно к наконечнику и корпусу, причем наружный диаметр стакана DI больше наружных диаметров D2 и DS соответственно наконечника и корпуса в транспортном положении, при этом вышеупомянутый полый шток взаимодействует с внутренним выступом наконечника в рабочем положении.

Новым является также то, оно снабжено стволом с фигурным пазом на наружной поверхности с чередующимися продольными короткими и длинными участками и жестко расположенным на нем конусом, а также установленными на стволе обойму с направляюш:им штифтом, размещенным в вышеупомянутом фигурном пазе, причем в обойме по ее окружности установлены шлипсы, подпружиненные в радиальном направлении, при этом ствол жестко соединен с корпусом, а устройство со стволом имеет возможность продольного перемещения по траектории фигурного паза относительно подпружиненных шлипсов, обоймы и направляющего штифта.

Анализ известных аналогичных решений позволяет сделать вьшод об отсутствии в них признаков сходных с отличительными признаками в заявленном устройстве, т.е. о соответствии заявляемого решения критериям «новизна и «промьпиленное применимость.

На фигурах 1 и 2 изображено предлагаемое устройство в продольном разрезе.

На фигуре 3 изображен фигурный паз, выполненный на стволе устройства.

На фигурах 4 и 5 изображен пакер соответственно в транспортном и рабочем положениях.

Оно содержит полый шток 1 (см Фиг.1) с кольцевым выступом 2 и двумя рядами радиальных каналов 3 и 4, разделенных между собой глухой поперечной перегородкой 5, в исходном положении перекрытых втулкой 6, установленной на полом штоке с возможностью продольного перемещения и выполненной с щшиндрической выборкой 7 на внутренней поверхности. Между выступом 2 полого штока 1 и втулкой 6 установлена пружина сжатия 8.

Снизу полый шток 1 соединен с пакером 9 ( см. Фиг.1) с помощью срезного элемента 10 (см.Фиг.4 ), зафиксированного относительно наконечника 11. В нижней части наконечник 11 имеет внутренний выступ 12, с которым взаимодействует по.11ый шток 1 в рабочем положении. Стакан 13 пакера 9 сверху и снизу соединен с возможностью ограниченного продольного перемещения соответственно с наконечником 11 и корпусом 14, относительно которых он в транспортом положении закреплен срезными элементами 15 и 16 соответственно. Наружный диаметр DI стакана 13 больше наружных диаметров D2 и Вз соответственно наконечника 11 и корпуса 14 в транспортном положении. Стакан 13 вьшолнен с внутренним кольцевым упором 17, который взаимодействует в рабочем

положении с наконечииком 11 и корпусом 14 . На стакане 13 жестко закреплен снаружи в середине симметрично уплотнительный элемент в виде эластичного рукава 18, при этом его верхний и нижний концы жестко прикреплены соответственно к наконечнику 11 и корпусу 14.

Наконечник 11 и корпус 14 имеют на наружной поверхности зубчатые насечки 19 и 20 соответственно и взаимодействуют в рабочем положении с верхним и нижним фиксаторами положения 21 и 22, установленных на верхнем и нижнем концах стакана 13 соответственно.

Снизу корпус 14 жестко связан со стволом 23 (см. Фряг.2) посредством конуса 24.

На наружной поверхности ствола 23 выполнен фигурный паз 25 (см.Фиг.З) с чередуюпвимися продольными короткими и длинными участками. На стволе 23 с возможностью осевого перемещения расположена обойма 26. Направляющий штифт 27 обоймы 26 размещен в фигурном пазу 25. В обойме 26 по ее окружности установлены щлипсы 28, подпружиненные в радиальном направлении. В корпусе 14 установлен обратный клапан 29 (см. Фиг. 1), а в верхней части полого штока 1 - сбивной клапан 30.

Сопрягаемые поверхности снабжены уплотнительными элементами 31.

Полый шток 1 с внутренним пространством колонны НКТ 32 образуют депрессионную камеру 33, находящуюся под атмосферным давлением.

Работает устройство следующим образом.

Его на колонне НКТ 32 спускают в скважину из расчета, чтобы подпружиненные шлипсы 28, а следовательно и пакер 9 находились вьш1е перфорационных отверстий продуктивного пласта (см. Фиг.1). Затем инструмент приподнимают примерно на 1 метр и вновь опускают, в результате направляющий щтифт 27 перемещается из короткого в длинный участок фигзфного паза 25 , так как подпрз жиненные шлипсы 28 контактируют со стенками скважины, зафиксировав относительно нее обойму 26 с направляющим штифтом 27. В результате все детали устройства за исключением деталей 26, 27, 28 перемещаются относительно них вниз. При этом конус 24 входит в шлипсы 28, дожимая их зубчатую часть к внутренней стенке скважины. Затем инструмент разгружают на подпружиненные шлипсы 28, которые уже зафиксировалось на внутренней стенке скважины, в результате чего последовательно разрушаются срезные элементы 15 и 16 (см.Фиг.4) и стакан 13 начинает перемещаться. Эластичный рукав 18 пакера 9 перегибается принимая рабочее положение (см. Фиг 5), при этом последовательно наконечнрпс 11 сверху и корпус 14 снизу взаимодействуют с внутренним кольцевым упором 17 стакана 13 , одновременно с этим фиксаторы положения 21 и 22 попадают в зубчатые насеки 19 и 20 на наконечнике 11 и корпусе 14 соответственно, фиксируя

.

эластичный рукав 18 пакера 9 в рабочем положении (см.Фиг.5), который герметично перекрывает внутрискважинное пространство над продуктивным пластом. При дальнейшей разгрузке ршструмента на подпружиненные шлипсы 28 разрушается срезной элемент 10 и полый шток 1 опускается вниз, до взаимодействия с внутренним выступом 12 наконечника 11. В этот момент ряды радиальных каналов 3 и 4 сообщаются между собой в цилиндрической выборке 7, происходит соединение внутреннего пространства полого штока 1 и колонны НКТ 32 с внутренним пространством пакера 9. А так как внутри колонны НКТ 32 давление атмосферное, на пласт создается значительная депрессия. Под действием разницы давлений, загрязнения и шлам из пласта, с забоя и со стенок скважины через внутренние пространства ствола 23, пакера 9, нижнюю часть полого штока 1 и радиальные каналы 3 и 4 попадают в верхнюю часть полого штока 1 и далее в колонну НКТ 32. Через короткий промежуток времени (всего несколько секунд это время для каждой скважины и каждого пласта разное и зависит от пластового давления, пористости, проницаемости пласта и степени его загрязненности, его определяют экспериментальным путем) колонна НКТ 32, а с ней и полый шток 1 приподнимают на расчетную высоту, при этом втулка 6 под действием пружины 8 садится на исходное место, а радиальные каналы 3 и 4 разобщаются друг от друга и имплозионное воздействие на пласт прекращается.

Затем колонну ПКТ 32 снова разгружают на подпружиненные шлипсы 28, находящихся в контакте со стенкой скважины и тем самым возобновляют депрессию на пласт. И так повторяют несколько циклов до выравнивания давлений внутри колонны НКТ 32 и под пакером 9. После завершения операций по очистке скважины, устройство поднимают на поверхность, при этом втулка 6 под действием пружины 8 перекрьгоает радиальные каналы 3, благодаря чему все загрязнения из скважины находиться внутри полого штока 1 и колонны НКТ 32. В скважине остаются пакер 9, корпус 14 с обратным клапаном 29, ствол 23 с обоймой 26 и направляющем штифтом 27, а также подпружиненные шлипсы 28. Для слива жидкости из колонны НКТ 32, перед подъемом в колонну сбрасывают груз и разрушают сбивной клапан 30.

Депрессию на пласт можно регулировать путем заливки расчетного объема жидкости в колонне НКТ 32.

Затем в скважину спускают насос и производят освоение и эксплуатацию в обычном порядке.

В предлагаемое устройстве отсутствует хвостовик, который позволяет сэкономить трубы и использовать устройство в любом необходимом интервале скважины, установив его над продуктивным пластом, а циклическое воздействие через внутреннее

пространство ствола устройства на пласт создает более благоприятные условия для эффективной и полной его очистки от загрязнений, так как при этом снижается возможность закупорки пласта при движении загрязнений к стволу скважины.

После подъема устройства продуктивный пласт изолирован от ствола скважины пакером и обратным клапаном, установленным в нижней части корпуса и поэтому исключается отрицательное влияние на пласт воды, жидкости глушения и загрязнений, находящихся в стволе скважины. 6

Claims (2)

1. Устройство для очистки скважины, содержащее корпус, пакер, полый шток с радиальными каналами, состоящими из двух рядов и разделенными между собой глухой перегородкой, кольцевым выступом и установленными на нем сбивными клапанами и пружиной сжатия, взаимодействующей с втулкой, имеющей цилиндрическую выборку на внутренней поверхности, при этом втулка выполнена с возможностью ограниченного снизу продольного перемещения и перекрытия в исходном положении радиальных каналов, отличающееся тем, что пакер выполнен в виде стакана с упором, размещенным внутри и выполненным с возможностью взаимодействия с корпусом и наконечником жестко соединенным с полым штоком, при этом на стакане жестко закреплен снаружи в середине симметрично эластичный рукав, причем стакан сверху и снизу соединен с возможностью ограниченного перемещения соответственно с наконечником и корпусом, относительно которых в транспортном положении он закреплен срезными элементами, а в рабочем - верхним и нижним фиксаторами положения, при этом эластичный рукав сверху и снизу жестко прикреплен соответственно к наконечнику и корпусу, причем наружный диаметр стакана D₁ больше наружных диаметров D₂ и D₃ соответственно наконечника и корпуса в транспортном положении, при этом вышеупомянутый полый шток взаимодействует с внутренним выступом наконечника в рабочем положении.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что оно снабжено стволом с фигурным пазом на наружной поверхности с чередующимися продольными короткими и длинными участками и жестко расположенным на нем конусом, а также установленными на стволе обойму с направляющим штифтом, размещенным в вышеупомянутом фигурном пазе, причем в обойме по ее окружности установлены шлипсы, подпружиненные в радиальном направлении, при этом ствол жестко соединен с корпусом, а устройство со стволом имеет возможность продольного перемещения по траектории фигурного паза относительно подпружиненных шлипсов, обоймы и направляющего штифта.