Насадка гидромониторная

Полезная модель относится к области нефтегазодобычи, а именно к скважинному инструменту для колтюбинговых установок. Полезная модель предназначена для промывки скважины, вымыва проппанта из скважины после проведения гидравлического разрыва пласта (ГРП), а также размыва песчаных, песчано-глинистых и гидратно-парафиновых пробок в колоннах насосно-компрессорных труб и обеспечивает высокоэффективную и бесперебойную промывку скважины.
Известно гидроударное устройство (патент РФ на изобретение №2550119 С1, кл. Е21В 37/00 (2006.01), опубл. 10.05.2015). Известное решение относится к устройствам для разрушения и удаления песчано-глинистых и мостовых пробок в осевом канале лифтовой колонны труб и стволе скважины. Устройство состоит из корпуса, соединительного патрубка, седла с продольными пазами и дроссельным каналом, толкателя с перфорированной клеткой с седлом и шаровым клапаном внутри, кольцевого поршня с полым штоком, гайки. Между полым штоком и стаканом сформирована кольцевая камера, гидравлически связанная циркуляционным отверстием с кольцевым каналом между стаканом и корпусом, и, через дроссельный канал в теле седла, с осевым каналом удлинителя. Кольцевой поршень жестко связан с толкателем, снабженным переходной муфтой с перфорированной клеткой внутри, установленной свободно с возможностью взаимодействия торцовым клапаном на внешней стороне с опорной поверхностью в соединительном патрубке, жестко связанным с корпусом через удлинитель. Шток жестко связан с кольцевым поршнем. Устройство обеспечивает возможность оптимизации осевой нагрузки от перепада давления на сечение перфорированной клетки и площадь сечения кольцевого поршня за счет передачи перепада давления на кольцевой поршень снизу, со стороны кольцевой камеры, гидравлически связанной с осевым каналом удлинителя. К недостаткам конструкции следует отнести сложность конструкции в изготовлении, монтаже и эксплуатации.
Наиболее близким решением к предлагаемой полезной модели, принятым заявителем в качестве прототипа, является насадка гидромониторная (патент РФ на полезную модель №178909 U1, Е21В 37/04 (2006.01), опубл. 23.04.2018). Известная насадка упрощенной конструкции обладает повышенной эффективностью при работе. Насадка гидромониторная состоит из корпуса, поршня, в котором имеется промывочный канал. Нижняя часть штока поршня выполнена под углом к горизонтали. В верхней части полости корпуса меньшего диаметра размещена упорная шайба, ограничивающая движение поршня внутри корпуса. На боковой поверхности корпуса имеются, по меньшей мере, три тангенциальных отверстия, расположенных под углом 45° к оси корпуса. Известное решение имеет существенный недостаток, который заключается в невысокой надежности и недостаточной долговечности насадки. Шток поршня, выполненный под углом к горизонтали, быстро истачивается и приходит в негодность.
Задачей предлагаемой полезной модели является создание насадки гидромониторной для промывки скважины и размыва песчаных, песчано-глинистых и гидратно-парафиновых пробок в колоннах насосно-компрессорных труб, обеспечивающей продолжительную и надежную работу.
Технический результат, достигаемый предлагаемой насадкой, заключается в повышении надежности ее работы.
Насадка гидромониторная состоит из монолитного корпуса, внутренняя часть которого образована трехступенчатой цилиндрической полостью разного диаметра, предназначенной для прохода промывочной жидкости. В нижней части полости корпуса меньшего диаметра размещен поршень, содержащий промывочный канал. В верхней части полости корпуса меньшего диаметра размещена упорная шайба, ограничивающая движение поршня внутри корпуса. На боковой поверхности нижней части корпуса имеются, по меньшей мере, три отверстия, расположенные под углом 45° к оси корпуса. Поршень выполнен с возможностью вращательного движения по спиралевидным каналам внутренней боковой поверхности цилиндрической нижней части монолитного корпуса. Концевая часть штока поршня включает, по меньшей мере, два зубца.
На фиг. 1 схематично представлена конструкция колтюбинговой гидромониторной насадки в сборе при нахождении поршня в двух крайних положениях. На фиг. 2 показан корпус гидромониторной насадки. На фиг. 3 схематично приведена конструкция поршня.
Насадка гидромониторная (см. фиг. 1) состоит из корпуса (1), внутренняя часть которого представляет собой трехступенчатую цилиндрическую полость разного диаметра. В верхней части полости корпуса меньшего диаметра размещена упорная шайба (2), ограничивающая движение поршня (4) внутри корпуса, на боковой поверхности которого имеются, по меньшей мере, три тангенциальные отверстия (3), расположенные под углом 45° к оси корпуса. В поршне (4) имеется промывочный канал. Поршень выполнен с возможностью вращательного движения по спиралевидным каналам внутренней боковой поверхности цилиндрической нижней части монолитного корпуса меньшего диаметра с возможностью перекрытия тангенциальных отверстий. Центральная часть корпуса снабжена присоединительной резьбой. Концевая часть штока поршня включает, по меньшей мере, два зубца.
Гидромониторная насадка работает следующим образом.
Насадку гидромониторную, устанавливают на конце колонны непрерывных гибких труб (КНГТ) (на фиг. 1-3 не показано) для спуска в обсадную колонну скважины в интервал промывки. При промывке скважины технологическую жидкость подают в КНГТ. В результате поток жидкости воздействует на подвижный поршень и устанавливает его в выдвинутом состоянии (фиг. 1, Б). Движение поршня вниз сопровождается вращательным движением за счет спиральных каналов (фиг. 1, сечение А-А) внутренней боковой поверхности цилиндрической нижней части монолитного корпуса. Поток промывочной жидкости проходит как в нижнее отверстие поршня, так и через тангенциальные отверстия (3) на внутреннюю поверхность обсадной колонны (на фиг. не показано), очищая стенку колонны скважины от цементной корки, парафина и окалины. КНГТ колтюбинговой установкой подают в скважину на глубину интервала промывки. Если находящаяся в скважине глинисто-песчаная или проппантовая пробка не размывается потоком через нижнее отверстие, то за счет движения вниз КГНТ корпус насадки поглощает поршень и в его верхнем положении перекрываются тангенциальные отверстия. Уменьшение эквивалентного гидравлического радиуса при верхнем положении поршня при использовании предлагаемой насадки гидромониторной усиливает поток через нижний промывочный канал штока поршня, и, тем самым, приводит к увеличению скорости потока, а, следовательно, к повышающей способности разрушения глинисто-песчаных и проппантовых пробок в стволе скважины.
Далее, не сбрасывая давления жидкости в колонне труб перемещениями вверх-вниз, очищают весь заданный интервал обсадной колонны в скважине.
На фиг. 1 представлены два положения поршня насадки. При положении выдвинутого поршня (нижнее положение поршня) широкая часть поршня расположена ниже уровня тангенциальных отверстий (3), и нисходящий поток промывочного агента формирует поток, как через нижний промывочный канал штока поршня, так и через тангенциальные отверстия. В результате создается вихреобразный восходящий поток в скважине, посредством которого происходит более интенсивный вынос частиц с забоя или ствола скважины.
При поднятом положении поршня (верхнее положение поршня) широкая часть поршня перекрывает тангенциальные отверстия, и промывочный агент формирует только одну струю через нижний промывочный канал штока поршня с высоким расходом.
В результате механического контакта твердой кромки штока с песчаной пробкой происходит разрушение пробки с одновременным ее размывом посредством струи высокого давления.
В средней части и до основания внутренней поверхности корпуса насадки профрезерованы четыре спиралевидных канала, по которым поршень перемещается. Спиралевидные каналы позволяют обеспечить вращательное движение поршня при движении при промывке. Проходное отверстие внутри поршня и штока обеспечивает подачу промывочной жидкости. Концевая часть штока поршня имеет, по меньшей мере, два крупных зубца повышенной твердости.
Предлагаемая насадка гидромониторная может быть использована в составе технологической схемы для промывки скважины пенной системой с применением колтюбинговой установки для осуществления процесса освоения и запуска скважины в эксплуатацию.
При промывке в свободном стволе скважины поршень находится в нижнем положении и обеспечивает, как нисходящий поток через центральный промывочный канал, так и восходящий поток через боковые отверстия.
Таким образом, с помощью предлагаемой полезной модели достигается технический результат - повышение надежности работы насадки за счет пробивок твердой кромки с помощью зубцов повышенной твердости, установленных на концевой части штока поршня, а спиралевидные каналы обеспечивают вращательное движение поршня при движении при промывке.