РЕГУЛИРУЕМАЯ ГИДРАВЛИЧЕСКАЯ ЖЕЛОНКА

Настоящая полезная модель относится к нефтедобывающей промышленности, а именно к эксплуатации и ремонту скважин и может быть использована для очистки призабойной зоны пласта и забоя скважин от шлама, кольматационных отложений и шламовых пробок, посторонних предметов и т.п.
Из анализа уровня техники известно устройство для очистки скважин, содержащее установленные на колонне насосно-компрессорных труб пакерное устройство, обратный клапан и очистной клапан, выполненный в виде полого плунжера, заглушенный конец которого имеет радиальные окна и размещен в цилиндре (Патент РФ №2083805, Кл. Е 21 В 37/00 «Имплозионное устройство для очистки скважин»).
Недостатками известного устройства является то, что оно не обеспечивает проведение комплексных работ при одном спуске подвески насосно-компрессорных труб, очистку от продуктов реакции при химических обработках, а также оно не обеспечивает поступления больших объемов шламовых отложений.
Известен способ очистки скважин и устройство для его осуществления, которое включает установленные на колонне труб пакер и подпружиненный подвижный корпус с отверстиями, опирающийся своим внутренним выступом на наружный выступ колонны труб, сбивной клапан, перекрывающий боковое отверстие в колонне труб (Патент РФ №2061174, Кл. Е 21 В 37/00 «Способ очистки скважин»).
Недостатками данного устройства являются:
- ограниченные функциональные возможности, обусловленные тем, что это устройство сложно применять на объектах, требующих поступления в него большого объема шламовых и кольматационных отложений;
- низкий коэффициент полезного действия (КПД), в связи с ограниченным объемом подвижного корпуса;
- значительные эксплуатационные затраты и трудоемкость в обслуживании связанные со сложностью конструкции
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому устройству является имплозионное устройство для очистки скважин, выбранное нами в качестве ближайшего аналога-прототипа и содержащее пакерное устройство, размещенное на колонне насосно-компрессорных труб между кожухом-ловушкой и очистным клапаном и выполненное со сквозным каналом и с глухим осевым каналом, в котором расположен конец трубы для подачи реагента и который сообщен с затрубным пространством (Патент РФ №2160825, Кл. Е 21 В 37/00 «Имплозионное устройство для очистки скважин (варианты)»).
Существенными недостатками известного имплозионного устройства являются:
- сложность конструкции (использование пружинных систем), а значит низкая эксплуатационная надежность,
- ограниченность сборного узла (кожуха-ловителя), что вызывает необходимость дополнительных спускоподъемных операций,
- залповое поступление шлама в шламоуловитель, что снижает эффективность его заполнения, так как отсутствует регулирование скорости перетока,
- неуправляемость процесса сбора шлама при очистке забоя,
- известное имплозионное устройство не может быть применено при использовании вязко-упругого состава, поскольку ввиду его специфических свойств не может быть обеспечен его переток из области высокого давления в область низкого давления при мгновенном их сообщении.
Задачей полезной модели является обеспечение поступления больших объемов шламовых отложений, регулирование скорости перетока из области высокого давления в область низкого давления, упрощение конструкции и повышение эффективности и скорости очистки призабойной зоны пласта и забоя скважины.
Указанная задача решается предлагаемым устройством - регулируемой гидравлической желонкой с дросселирующим узлом, предназначенным для эффективной очистки забоев на скважинах с низким статическим уровнем, слабоцементированными осадками, после гидроразрыва пласта (ГРП) и с интенсивным поглощением жидкости глушения.
Принципиальное отличие от существующих типов гидравлических желонок, заключается в использовании дросселирующей муфты, установленной непосредственно у забоя скважины и позволяющей максимально использовать энергию гидростатического столба жидкости с помощью дросселя (штуцера), регулирующего поток жидкости при очистке, т.е. размывающую силу струи.
Регулируемая гидравлическая желонка состоит из установленных на колонне насосно-компрессорных труб фильтра, клапана обратного, гидростатического узла, включающего в себя шток с перепускными отверстиями и срезные штифты, сбивного клапана и узла стравливания избыточного давления.
Новым является то, что колонна насосно-компрессорных труб выполняет роль контейнера для сбора шлама.
Новым является также и то, что регулируемая гидравлическая желонка с дросселирующим узлом снабжена комплектом специальных насадок: пером-воронкой, армированным пером, пикообразной насадкой.
Регулируемая гидравлическая желонка с дросселирующим узлом имеет следующую конструкцию и поясняется чертежами, где:
На фиг.1 изображена регулируемая гидравлическая желонка;
На фиг.2 - номограмма для подбора эффективных параметров работы регулируемой гидравлической желонки;
На фиг.3 - типы насадок на регулируемую гидравлическую желонку.
Регулируемая гидравлическая желонка с дросселирующим узлом состоит из следующих основных элементов: фильтра 1; клапана обратного 2; насосно-компрессорных труб (НКТ) 3, которые являются контейнерами для сбора шлама; дросселирующей муфты (штуцера) 4; гидростатического узла 5 со
срезными штифтами 6 и штоком 7; сбивного клапана 8; узла стравливания избыточного давления 9.
Регулируемая гидравлическая желонка с дросселирующим узлом снабжена комплектом специальных насадок с твердосплавными напайками, с помощью которых достигается несколько вариантов выполнения:
- перо-воронка, снабженная ловителем для извлечения и удержания мелких металлических предметов;
- армированное перо, выполняющее функцию разрушающего элемента в конструкции;
- пикообразная насадка, представляет собой копию породоразрушающего инструмента с кольцевым гидромонитором, которая предназначена для разрушения сцементированных песчаных пробок в эксплуатационной колонне и для проведения обратной промывки забоя.
Регулируемая гидравлическая желонка с дросселирующим узлом работает следующим образом:
Регулируемая гидравлическая желонка с дросселирующим узлом спускается до забоя на компоновке насосно-компрессорных труб (НКТ) 3 (фиг.1).
При разгрузке на забой срезаются срезные штифты 6 и приводится в действие механизм срабатывания гидростатического узла 5 (т.е. после срезания срезных штифтов 6) шток 7 узла 5 перемещается вниз, открывая перепускные отверстия штока 7 гидростатического узла 5. Открывается клапан обратный 2, жидкость поступает в дросселирующую муфту 4. Перепускные отверстия соединяются с контейнером (трубами НКТ 3) и, за счет перепада гидростатического давления, жидкий шлам поднимается вверх, проходя через фильтр 1 (где остаются крупные куски шлама и металлические предметы).
Во время подъема регулируемой гидравлической желонки клапан обратный 2 закрывается, удерживая механические примеси в контейнере 3.
Давление в контейнере 3 выравнивается узлом стравливания избыточного давления 9, обеспечивая управление процессом сбора шлама и безопасность при подъеме регулируемой гидравлической желонки. Сбивной клапан 8 необходим для слива излишней жидкости из контейнера 3 при подъеме.
Конструкция дросселирующей муфты (штуцера) 4 позволяет исключить образование песчаных пробок в контейнере 3.
На скважинах, заглушенных солевым раствором, при большом объеме песчаной пробки, регулируемая гидравлическая желонка с дросселирующим узлом, после срабатывания и уравновешивания гидростатических столбов жидкости может быть использована как компоновка для обратной промывки скважины (для этого необходимо исключить из компоновки узел стравливания избыточного давления 9). В этом случае устье скважины обвязывается как при промывке забоя допуском.
Дросселирующая муфта 4 предназначена для равномерного, плавного перемещения грязевой жидкости, чтобы объемное наполнение было более эффективным. В результате использования дросселирующей муфты 4 регулируемой гидравлической желонки, не происходит резкого ударного способа наполнения контейнера 3. Вследствие этого происходит качественная очистка призабойной зоны пласта и забоя скважины.
Подбор оптимального диаметра дросселирующей муфты (штуцера) 4, для использования эффективных параметров работы регулируемой гидравлической желонки, производится согласно номограмме (фиг.2) по величине допустимого перепада давления. Вид специальной насадки (фиг.3) выбирается из условий работы конкретной скважины.
Применение заявляемой полезной модели позволит обеспечить:
- поступление больших объемов шламовых отложений,
- регулирование скорости перетока из области высокого давления в область низкого давления,
- упрощение конструкции и повышение эффективности и скорости очистки призабойной зоны пласта и забоя скважины,
- улучшить качество подготовки продукции скважин,
- сократить количество ремонтных работ при текущем обслуживании, что позволит в большей степени выполнять требования по защите окружающей среды,
- уменьшить трудозатраты при очистке призабойной зоны пласта и забоя
скважины от осаждаемых и невымываемых примесей.
Данные преимущества регулируемой гидравлической желонки достигаются за счет таких отличительных признаков, как:
- вместимость контейнеров увеличивается до величины всей подвески насосно-компрессорных труб,
- плавное и равномерное наполнение контейнера жидким шламом,
- управляемость процесса наполнения: при небольшом поднятии регулируемой гидравлической желонки - ее работа прекращается, при опускании ее - работа по очистке призабойной зоны пласта и забоя скважины продолжается.
Устройство просто по изготовлению и монтажу, надежно в эксплуатации, не требует квалифицированного обслуживания и не зависит от других технических и технологических факторов, т.е. достигается устойчивый положительный эффект.
Предлагаемая регулируемая гидравлическая желонка может быть изготовлена промышленным способом, что подтверждают испытания опытного образца, проводящиеся в настоящее время.