КОМБИНИРОВАННАЯ НАСАДКА

Данная полезная модель относится к нефтедобывающей промышленности, а именно к подземному и капитальному ремонту скважин и может быть использована для очистки забоя скважин от шлама, кольматационных отложений, пробок от песка, гипса, солей и посторонних предметов в нагнетательных, добывающих и артезианских скважинах.
Обычно при ремонтных работах на скважинах во время стандартной промывки образовавшиеся песчаные и иные пробки разрушаются ударным способом или повторным спуском бурового оборудования, что приводит к повышению стоимости и продолжительности ремонтных работ.
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 (НКТ), 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. Е21В 37/00 «Способ очистки скважин»).
Недостатки данного устройства:
-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.
Существует устройство для обработки призабойной зоны скважины, включающее корпус с каналами, концентрично установленные в нем подпружиненные поршень и обратный клапан, при этом обратный клапан снабжен седлом для посадки поршня и соединен с ним с возможностью взаимодействия (Патент РФ №2102577, Кл. Е21В 28/00 «Устройство для обработки призабойной зоны скважины»)
Это устройство имеет следующие недостатки:
- сложность конструкции и большое количество уплотнений разных типоразмеров, что снижает надежность.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому устройству является желонка для очистки ствола или пласта скважины, выбранное нами в качестве ближайшего аналога - прототипа и содержащее связанный с колонной труб подвижный полый шток с одним или несколькими перепускными каналами, корпус, пружину и уплотнители, а также опорой, размещенной в корпусе, упорный бурт и регулировочной гайкой (Патент РФ №2288343, Кл. Е21В 27/00 «Желонка для очистки ствола или пласта скважины»).
Существенными недостатками известного устройства являются:
- сложность конструкции, а значит низкая эксплуатационная надежность,
- неуправляемость процесса сбора шлама при очистке забоя т.к. отсутствует регулирование скорости перетока.
Задачей полезной модели является повышение эффективности работ по разрушению пробок после их образования, регулирование скорости разрушения пробок, упрощение конструкции и повышение эффективности и скорости очистки забоя скважины.
Указанная задача решается предлагаемым устройством - комбинированной насадкой, предназначенной для эффективной очистки забоев на скважинах при подземном и капитальном ремонте скважин (ПРС и КРС), когда при очистке забоя возникают проблемы с образованием пробок от песка, гипса, солей в нагнетательных, добывающих и артезианских скважинах.
Комбинированная насадка включает связанный с колонной труб посредством переходной муфты корпус с каналами, установленные в нем подпружиненные силовой винт, ограниченный опорой, и толкатель с ограничителем хода, а также силовую пружину с ограничителем, при этом комбинированная насадка оснащена наружной и внутренней фрезами, и подшипниковой опорой для передачи движения наружной фрезе, а корпус наружной фрезы смонтирован с возможностью выдвижения.
Зубья наружной фрезы изготовлены из твердосплавных пластин, а внутренняя фреза включает шариковую опору и выполнена с возможностью исполнения функции опоры вращения наружной фрезы, причем выдвижение и вращение внутренней и наружной фрез производится за счет большого шага резьбы винтовой пары, оптимальный подбор шага винта и соответствующий угол наклона витка позволяет преобразовывать продольное движение технологических труб в продольное движение и одновременное вращение внутренней фрезы насадки.
Конструкция комбинированной насадки поясняется чертежом на фиг.1
Комбинированная насадка содержит следующие элементы:
Переходную муфту 1, ограничитель силовой пружины 2, силовую пружину 3, толкатель 4, шариковую опору 5 внутренней фрезы 11, возвратную пружину 6, силовой винт 7, ограничитель хода толкателя 8, корпус наружной фрезы 9, опору силового винта 10, внутреннюю фрезу 11, зубья 12 наружной фрезы 9 с твердосплавными пластинами, подшипниковую опору 13 для передачи движения наружной фрезе 9.
Комбинированная насадка работает следующим образом:
После монтажа комбинированной насадки с технологическими трубами (на фиг. не обозначены) производится ее спуск в скважину на место нахождения пробки. При разгрузке технологических труб, толкатель 4, перемещаясь вдоль корпуса наружной фрезы 9, воздействует на внутреннюю фрезу 11 через шариковую опору 5, силовой винт 7 и опору силового винта 10, заставляя ее вращаться. После этого воздействия внутренняя фреза 11 вращается и выдвигается из корпуса наружной фрезы 9. Процесс продольного перемещения и одновременного вращения силового винта 7 относительно опоры винта 10 происходит за счет большого шага резьбы винтовой пары (более 100 мм).
Шариковая опора 5 служит не только для вращения силового винта 7, но и разобщения направлений движения вращения силового винта 7 от направления против раскручивания резьбовых соединений технологических труб.
Когда внутренняя фреза 11 останавливается в результате невозможности дальнейшей проходки из-за наличия твердой породы, то становится опорой вращения и выдвижения корпуса наружной фрезы 9. В данном случае для воздействия на наружную фрезу 9 используется силовая пружина 3, установленная на подшипниковую опору 13. при нажатии на толкатель 4 силовая пружина 3 сжимается и при разжатии приводит в движение наружную фрезу 9. Одновременно пружины 3 (силовая) и 6 (возвратная) служат для возврата фрез 9 и 11 в исходное положение. Раздельное, циклическое воздействие фрез 9 и 11 на пробку позволяет эффективно и с меньшими затратами производить сбор жидкости, рыхление и разрушение песчаной пробки. Применение предлагаемой комбинированной насадки позволяет:
- использовать насадку с технологическими трубами при поглощении жидкости пластом;
- исключить ударный способ рыхления песчаных или иных пробок, сохраняя технологические трубы и оборудование от динамических нагрузок;
- уменьшить трудоемкость работ, количество техники по очистке скважин и улучшить безопасность работ;
- при использовании совместно с гидрожелонкой повысить эффективность на скважинах, где отсутствует циркуляция;
- при работе комбинированной насадки отпадает необходимость вращения всей колонны труб, так как вращение фрез происходит за счет прямой разгрузки технологических труб, что позволяет сохранить трубы от деформации и износа.
Применение заявляемой полезной модели позволит обеспечить:
- эффективную очистку забоя скважин от шламовых отложений;
- регулирование скорости разрушения песчаных пробок и в результате скорости очистки забоя скважины;
- повышение эффективности работы насадки и как следствие, улучшение качества подготовки продукции скважин;
- сократить продолжительность ремонтных работ при текущем обслуживании, что позволит в большей степени выполнять требования по защите окружающей среды;
Комбинированная насадка технологична по изготовлению и монтажу, надежна в эксплуатации и не зависит от других технических и технологических факторов, т.е. достигается устойчивый положительный эффект.
Предлагаемая насадка может быть изготовлена промышленным способом, что подтверждают испытания опытного образца, проводящиеся в настоящее время.