УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОЧИСТКИ СКВАЖИНЫ

Предложение относится к нефтедобывающей промышленности и может быть использовано в текущем и капитальном ремонтах скважин, связанных с промывкой скважин с поглощающими пластами от песчаных пробок, осадков грязи, окалины и т.д.
Известно устройство для промывки песчаных пробок (ав. св. SU №857428, МПК 7 Е 21 В 21/00, опубл. в БИ №31 от 23.08.1981 г.), содержащее соединенный через муфту с колонной насосно-компрессорных труб корпус с концентрично размещенным в нем патрубком, образующим с ним кольцевую полость.
Недостатком данного устройства является то, что оно не предотвращает поглощение промывочной жидкости при очистке перфорационных отверстий фильтра от песчаной пробки. Поэтому, по мере удаления пробки из забоя и очистки фильтра возрастает интенсивность поглощения пластом промывочной жидкости и в дальнейшем прекращается циркуляция и вынос песчаной пульпы на поверхность. При этом происходит осаждение взвешенных частиц песка и грязи в стволе скважины, что приводит к тяжелым аварийным ситуациям: прихвату труб, длительному простаиванию скважин в капитальном ремонте. Прекращение промывки из-за поглощения жидкости приводит к тому, что скважина остается неочищенной от пробки и вводится в эксплуатацию с малым дебитом, повышенным содержанием механических примесей в добываемой продукции, что ведет к преждевременному выходу из строя насосного оборудования или простаиванию скважины из-за невозможности удаления пробки промывкой.
Известно устройство для промывки песчаных пробок (ав. св. SU №1081334, МПК 7 Е 21 В 21/00, опубл. в БИ №11 от 23.03.1984 г.), содержащее соединенный через муфту с колонной насосно-компрессорных труб корпус с концентрично размещенным в нем патрубком, образующим с ним кольцевую полость, две эластичные манжеты, установленные в верхней и нижней части корпуса, а соединительная муфта имеет радиальные каналы для сообщения кольцевой полости, образованной корпусом и патрубком, с затрубным пространством.
Недостатками данного устройства являются:
во-первых, в процессе спуска устройства в скважину манжеты находятся в постоянном контакте со стенками скважины, в результате чего возникает трение, которое приводит к постепенному износу манжет в процессе спуска устройства к песчаной пробке, особенно в глубоких скважинах, что приводит к снижению герметичности в процессе промывки песчаной пробки и, как следствие, к увеличению расхода промывочной жидкости в поглощающих скважинах;
во-вторых, в запарафиненных скважинах в процессе спуска, ввиду плотного контакта, может произойти срыв манжеты, из-за чего снижается эффективность работы устройства.
Наиболее близким по технической сущности является устройство для очистки скважины от песчаной пробки (патент RU №33600, МПК 7 Е 21 В 30/00, 21/00, опубл. в БИ №30 от 27.10.2003 г.), содержащее патрубок, концентрично установленный в полом корпусе, на котором установлена самоуплотняющаяся манжета, при этом оно снабжено полой цилиндрической насадкой, соединенной с нижней частью полого корпуса, снабжено установочной втулкой, на которой расположена самоуплотняющаяся манжета, и зажимной гайкой, установленными на наружной поверхности корпуса, кроме того, полый корпус имеет возможность осевого перемещения на определенную длину относительно установочной втулки, что позволяет создать ограниченную нагрузку при прижатии самоуплотняющейся манжеты к стенкам скважины, снабжено наконечником, имеющим продольные пазы на наружной поверхности и установленным в верхней части корпуса, снабжено четырьмя отводами, расположенными радиально в полом корпусе и сообщающими внутреннее пространство заглушенного снизу патрубка с зоной образования песчаной пробки.
Недостатками данного устройства являются:
- во-первых, при разгрузке устройства на песчаную пробку тяги могут быть подвержены искривлению или поломке, в связи с чем может быть нарушено оптимальное расстояние для эффективного размыва песчаной пробки, а это снижает надежность работы устройства;
- во-вторых, в процессе очистки скважины от песчаной пробки давление промывочной жидкости над и под самоуплотняющейся манжетой примерно равно, в
результате чего в скважинах, имеющих низкое пластовое давление, происходит поглощение промывочной жидкости пластами, в связи с чем прекращается вынос размываемой песчаной пробки на поверхность, что снижает эффективность работы устройства в таких скважинах.
Технической задачей полезной модели является повышение надежности и эффективности работы устройства в скважинах с поглощающими пластами, имеющими низкое пластовое давление.
Поставленная техническая задача решается устройством для очистки скважины, содержащим колонну труб, полый корпус, заглушенный патрубок, концентрично установленный в полом корпусе, который оснащен самоуплотняющейся манжетой с зажимной гайкой, отводы, установочную втулку с центральным каналом, выполненную с возможностью ограниченного осевого перемещения относительно полого корпуса.
Новым является то, что патрубок заглушен сверху, а снизу в него жестко установлен завихритель потока жидкости, выполненный в виде плоского винтового закручивающего устройства, винтовая поверхность которого выполнена с переменным шагом, уменьшающимся в осевом направлении потока жидкости, при этом полый корпус дополнительно оснащен вверху внутри седлом и внизу короткой и длинной осевыми проточками, соединенными снизу радиальной проточкой, а установочная втулка концентрично вставлена в полый корпус снаружи патрубка, с которым соединена отводами, которые сообщают внутреннее пространство полого корпуса с зоной образования песчаной пробки, при этом установочная втулка сверху жестко соединена с полым концевиком, а снизу - с полым наконечником, герметично вставленным в полый корпус с возможностью осевого и вращательного перемещения, и оснащенным штифтом, который выполнен с возможностью взаимодействия проточками полого корпуса, причем в центральном канале установочной втулки выше патрубка расположен полый стакан с возможностью ограниченного осевого перемещения и герметичного перекрытия центрального канала установочной втулки при взаимодействии с верхней частью патрубка, при этом полый концевик оснащен клапаном, взаимодействующий с седлом полого корпуса при расположении штифта полого наконечника в верхней части длинной радиальной проточки - транспортное положение, а сверху полый концевик соединен подвижно с втулкой, жестко соединенной с колонной труб и оснащенной радиальными
каналами, выполненными с возможностью перекрытия полым концевиком при его перемещении вверх.
На фигуре 1 изображено предлагаемое устройство в продольном разрезе в рабочем положении.
На фигуре 2 изображен разрез А-А предлагаемого устройства.
На фигуре 3 изображена развертка проточек, выполненных на полом корпусе.
Устройство для очистки скважины содержит колонну труб 1 (см. фиг.1), заглушенный сверху патрубок 2, концентрично установленный в полом корпусе 3, самоуплотняющуюся манжету 4 с зажимной гайкой 5, установочную втулку 6 с центральным каналом 7. Установочная втулка 6 (см. фиг.2) концентрично вставлена в полый корпус 3 снаружи патрубка 2, с которым соединена отводами 8, соединяющими внутреннее пространство 9 полого корпуса 3 с зоной образования песчаной пробки (на фиг.1, 2, 3 не показано). Установочная втулка 6 выполнена с возможностью ограниченного осевого перемещения, относительно полого корпуса 3.
Полый корпус 3 дополнительно оснащен вверху внутри седлом 10, а снизу короткой 11 (см. фиг.3) и длинной 12 осевыми проточками, соединенными снизу радиальной проточкой 13.
Установочная втулка 7 (см. фиг.1) сверху жестко соединена с полым концевиком 14, а снизу - с полым наконечником 15, герметично вставленным в полый корпус 3 с возможностью осевого и вращательного перемещения. Полый наконечник 15 оснащен штифтом 16, который имеет возможность взаимодействия с короткой 11 (см. фиг.3), длинной 12 осевыми и радиальной 13 проточками полого корпуса 3.
В центральном канале 7 (см. фиг.1) установочной втулки 6 выше патрубка 2 расположен полый стакан 17 с возможностью ограниченного осевого перемещения и герметичного перекрытия центрального канала 7 при взаимодействии с верхней частью патрубка 2. Внутри патрубка 2 в нижней его части жестко установлен завихритель 18 потока жидкости, выполненный в виде плоского винтового закручивающего устройства, винтовая поверхность которого выполнена с переменным шагом, уменьшающимся в осевом направлении потока жидкости
Полый концевик 15 оснащен клапаном 19, взаимодействующим с седлом 10 полого корпуса 3, при расположении штифта 16 полого наконечника 15 в верхней части длинной
осевой проточки 12 - транспортное положение. Сверху полый концевик 14 соединен подвижно с втулкой 20, жестко соединенной с колонной труб 1, и оснащенной радиальными каналами 21, выполненными с возможностью перекрытия полым концевиком 15 при его перемещении вверх.
Устройство работает следующим образом.
Устройство устанавливают в транспортное положение, то есть штифт 16 (см. фиг.3) полого наконечника 15 располагают в верхней части длинной осевой проточки 12, при этом клапан 19 закрыт, то есть герметично расположен на седле 10.
После этого устройство в сборе (см. фиг.1) на колонне труб 1 (например, колонне насосно-компрессорных труб) спускают в скважину до взаимодействия нижнего торца (например, выполненного в виде зубчатой коронки) полого корпуса 3 с подлежащей очистке песчаной пробкой, при этом контроль ведут по индикатору веса, установленному на устье скважины.
После взаимодействия нижнего торца полого корпуса 3 с песчаной пробкой производят разгрузку устройства на песчаную пробку, при этом сначала полый концевик 14 верхним концом герметично перекрывает радиальные каналы 21 втулки 20, а затем штифт 16 перемещается на длину развертки (см фиг.3) длинной осевой проточки 12, после чего на индикаторе веса наблюдается падение веса. Полый корпус 3 нижним торцом фиксируется от поворота в песчаной пробке.
Далее поворачивают устройство против часовой стрелки на длину развертки радиальной проточки 13. В результате проделанной операции штифт 16 перемещается по радиальной проточке 13 в нижнюю часть короткой осевой проточки 11, при этом все детали устройства за исключением полого корпуса 3 (см. фиг.1), зафиксированного своим нижним торцом в песчаной пробке и соединенных жестко сверху с полым корпусом 3 седла 10, самоуплотняющейся манжеты 4 с зажимной гайкой 5 остающихся неподвижными поворачиваются против часовой стрелки на длину радиальной проточки 13. Разгрузку устройства на песчаную пробку продолжают, при этом штифт 16 имеет возможность перемещения только по короткой осевой проточке 11 (см. фиг.3), позволяющей фиксировать клапан 19 (см. фиг.1) в открытом положении, то есть образуется кольцевой зазор (на фиг.1, 2, 3 не показано) между седлом 10 и клапаном 18.
Далее начинают размывание песчаной пробки. Для этого закачивают промывочную жидкость в межколонное пространство скважины (на фиг.1, 2, 3 не показано).
Поток промывочной жидкости по межколонному пространству скважины доходит до самоуплотняющейся манжеты 4, которая герметично прижата к стенкам скважины, после чего попадает внутрь седла 10 и далее через кольцевой зазор, образованный между седлом 10 и клапаном 19 во внутреннее пространство полого корпуса 3, откуда сквозь отводы 8 (см. фиг.2) попадает внутрь патрубка 2. Далее поток промывочной жидкости опускается вниз по патрубку 2 (см. фиг.1) и попадает на завихритель 5, выполненный в виде плоского винтового закручивающего устройства, винтовая поверхность которого выполнена с переменным шагом, уменьшающимся в осевом направлении потока жидкости, что обеспечивает снижение гидравлических потерь, возникающих вследствие вихреобразования и отрыва потока на винтовой поверхности. Поток промывочной жидкости входит в завихритель 5 со степенью закрутки, близкой к нулю, и постепенно закручивается в межвинтовом канале 23. После чего тангенциально закрученный поток промывочной жидкости воздействует на песчаную пробку, размывая ее. Перепад давлений над и под самоуплотняющейся манжетой 4 дополнительно дожимает последнюю к стенкам скважины, герметично разделяя межколонное пространство скважины.
Далее размытая потоком жидкости песчаная пробка в виде водопесчаной смеси поднимается из зоны образования песчаной пробки и по кольцевому пространству 22, образованному патрубком 2 и полым наконечником 15 воздействует снизу на торец полого стакана 17, приподнимая последний. Полый стакан 17 перемещается вверх, образуя кольцевой зазор (на фиг.1, 2, 3 не показано) между заглушенным сверху патрубком 2 и полым стаканом 17. В результате, размытая водопесчаная смесь устремляется в центральный канал 7 установочной втулки 6 и далее по полому концевику 14 попадает в колонну труб 1, где поднимается вверх, поскольку радиальные каналы 21 втулки 20 герметично перекрыты верхним концом полого концевика 14.
По мере размыва песчаной пробки колонну труб 1 опускают вниз, а при необходимости (в зависимости от высоты песчаной пробки) наращивают, при этом закачку промывочной жидкости в межколонное пространство скважины продолжают. Размыв песчаной пробки продолжается до тех пор, пока визуально не сократится поток
вымываемой из скважины водопесчаной смеси или не прекратится циркуляция. Это означает, что песчаная пробка размыта до пласта (на фиг.1, 2, 3 не показано), который начал поглощать промывочную жидкость и поэтому расход жидкости в устройстве уже не обеспечивает подъем находящейся в колонне труб 1 водопесчаной смеси на поверхность.
При этом полый стакан 17 возвращается в исходное положение, поскольку поток размытой водопесчаной смеси перестает воздействовать на его нижний торец и он под собственным весом герметично садится на заглушенный сверху патрубок 2, предотвращая обратное попадание размытой водопесчаной смеси в зону песчаной пробки.
Для удаления водопесчаной смеси, находящейся внутри колонны труб 1 выше втулки 20, поднимают с устья скважины колонну труб 1 вверх примерно на 2-3 метра, при этом сначала верхний конец полого концевика 14 выходит из взаимодействия с втулкой 20, вследствие чего открываются ее радиальные каналы 21, а затем штифт 16 перемещается в верхнюю часть короткой осевой проточки 11 до тех пор, пока не упрется в верхний торец последней.
Подачей промывочной жидкости в межколонное пространство скважины и далее поскольку самоуплотняющаяся манжета 4 прижата к стенкам скважины через радиальные каналы 21 втулки 20 вымывают водопесчаную смесь, находящуюся в колонне труб 1 на поверхность. Водопесчаную смесь, вымываемую на поверхность направляют в желобную емкость или амбар.
Для продолжения очистки скважины от песчаной пробки опускают колонну труб 1 вниз до разгрузки устройства на песчаную пробку, после чего весь цикл работ, описанный выше, повторяется. По окончании очистки скважины от песчаной пробки устройство извлекают из скважины.
Предлагаемое устройство для очистки скважины надежно и эффективно в работе, особенно в скважинах, имеющих поглощающие пласты, благодаря отсечению последних с последующим тангенциальным размыванием песчаной пробки вымыванием водопесчаной смеси из колонны труб, в связи с чем, сокращается время на очистку скважины и происходит экономия финансовых средств.