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 РФ №2186947, МПК 7 Е 21 В 37/00, опубл. Бюл. №22 от 10.08.2002 г.), содержащее полый шток с кольцевым выступом и установленными на нем сбивным клапаном и пружиной сжатия, корпус с обратным клапаном, соединенный с хвостовиком и пакером, включающим расширяющий конус, причем полый шток и хвостовик выполнены с радиальными каналами, при этом радиальные каналы в полом штоке расположенными двумя рядами, разделенньми между собой глухой поперечной перегородкой, в исходном положении перекрытыми втулкой, установленной на полом штоке с возможностью продольного перемещения и взаимодействия с пружиной сжатия и расширяющим конусом, выполненным с цилиндрической выборкой на внутренней поверхности, причем в исходном положении расширяющий конус соединен с корпусом и полым штоком с помощью срезаемых элементов, а в рабочем положении взаимодействует с выступом корпуса, а полый шток - с выступом расширяющего конуса, срезные и уплотнительные элементы.
Существенными недостатками устройства являются:
- низкая эффективность работы устройства, обусловленная тем, что радиальные каналы хвостовика с глухим дном засоряются шламом и загрязнениями пласта;
- 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.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство для очистки скважины (Патент на полезную модель РФ №37142, МПК 7 Е 21 В 37/00, опубл. Бюл. №10 от 10.04.2004 г.), содержащее полый шток с кольцевым выступом и установленным на нем сбивным клапаном и пружиной сжатия, корпус с обратным клапаном, соединенный с пакером, включающим расширяющий конус, причем полый шток выполнен с радиальными каналами, расположенными двумя рядами, разделенными между собой глухой поперечной перегородкой, в исходном положении перекрытыми втулкой, установленной на полом штоке с возможностью продольного перемещения и взаимодействия с вышеуказанной пружиной сжатия и расширяющим конусом, выполненным с цилиндрической выборкой на внутренней поверхности, срезные и
уплотнительные элементы, при этом устройство 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 обоймы с направляющим штифтом, размещенным в вышеупомянутом фигурном пазе, причем в обойме по ее окружности установлены шлипсы, подпружиненные в радиальном направлении, при этом ствол соединен с корпусом посредством переводника, при этом устройство со стволом имеет возможность продольного перемещения по траектории фигурного паза относительно подпружиненных шлипсов, обоймы и направляющего штифта.
Существенным недостатком устройства является то, что при спуске устройства в скважину уплотнительный элемент пакера из-за своей трубчатой фигурной формы может быть поврежден или сорван при контакте со стенками скважины, особенно это касается старых скважинах, где стенки имеют наросты в виде твердых отложений. В итоге имеем негерметичную посадку пакера, что значительно снижает эффективность очистки скважины.
Другим недостатком устройства является сложное извлечение устройства из скважины в случае его негерметичной посадки или после продолжительной эксплуатации, поскольку в конструкцию устройства не заложена возможность его извлечения стандартным ловильным инструментом.
Задачей полезной модели является повышение эффективности очистки скважины, обусловленной более герметичной посадкой пакера и гарантированным извлечением устройства в случае его негерметичной посадки или после продолжительной эксплуатации.
Указанная задача решается предлагаемым устройством, содержащим полый шток с кольцевым выступом и установленным на нем сбивньм клапаном и пружиной сжатия, корпус с обратным клапаном, соединенный с пакером, причем полый шток выполнен с радиальными каналами, расположенными двумя рядами, разделенными между собой глухой поперечной перегородкой, в исходном положении перекрытыми втулкой, установленной на полом штоке с возможностью продольного перемещения и взаимодействия с вышеуказанной пружиной сжатия и пакером, срезные и уплотнительные элементы, при этом устройство 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 обоймы с направляющим штифтом, размещенным в вышеупомянутом фигурном пазе, причем в обойме по ее окружности установлены шлипсы, подпружиненные в радиальном направлении, при этом ствол соединен с корпусом посредством переводника, при этом
устройство со стволом имеет возможность продольного перемещения по траектории фигурного паза относительно подпружиненных шлипсов, обоймы и направляющего штифта.
Новым является то, что пакер выполнен сборным в виде узла, состоящего из подвижного цилиндра, имеющего цилиндрические выборки на наружной и внутренней поверхностях, вставки, на наружной поверхности которой выполнены зубчатые насечки, стопоров и манжеты, выполненной сборной в виде чередующихся эластичных и жестких колец, при этом вставка имеет кольцевую выборку, а подвижный цилиндр оснащен сквозными радиальными каналами, в которых с эксцентриситетом расположены стопоры, выполненные в виде шариков, зафиксированных в вышеуказанной кольцевой выборке с помощью опоры, соединенной с подвижным цилиндром посредством срезного элемента, причем сверху корпус соединен со вставкой пакера посредством срезного элемента и снабжен стопорным кольцом на внутренней поверхности, при этом подвижный цилиндр пакера в транспортном положении соединен с полым штоком с помощью срезного элемента.
На фигурах 1 и 2 изображено предлагаемое устройство в продольном разрезе. 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, выполненной с цилиндрической выборкой 7 на внутренней поверхности и установленной на полом штоке 1 с возможностью продольного перемещения. Между выступом 2 полого штока 1 и втулкой 6 установлена пружина сжатия 8. Снизу полый шток 1 жестко соединен с пакером 9, состоящим из подвижного цилиндра 10, имеющего цилиндрические выборки на наружной 11 и внутренней 12 поверхностях. В наружной 11 цилиндрической выборке подвижного цилиндра 10 концентрично расположена вставка 13, имеющая зубчатые насечки 14 на наружной поверхности, и кольцевую выборку 15 на внутренней поверхности. На втулке 11 расположена сборная манжета 16 в виде чередующихся эластичных 17 и жестких 18 колец. Подвижный цилиндр 10 оснащен сквозными радиальными каналами 19, в которых с эксцентриситетом расположены стопоры 20, выполненные в виде стальных шариков, и зафиксированные в вышеуказанной кольцевой выборке 15 с помощью опоры 21, соединенной с подвижным цилиндром 10 посредством срезного элемента 22. Сверху корпус 23 соединен со вставкой 13 пакера 9 посредством срезного элемента 24 и снабжен на своей внутренней поверхности стопорным кольцом 25, при этом подвижный цилиндр 10 пакера 9 в исходном положении соединен с полым штоком 1 с помощью срезного элемента 26, а в рабочем положении взаимодействует с выступом 27 корпуса 23, а полый шток 1 - с выступом 28 подвижного цилиндра 10. В корпусе 23 установлен обратный
клапан 29 (см. Фиг.1), а в верхней части полого штока 1 - сбивной клапан 30. Корпус 23 жестко связан со стволом 31 (см. Фиг.2) посредством конуса 32.
На наружной поверхности ствола 31 выполнен фигурный паз 33, с чередующимися продольными коротким и длинным участками. На стволе 31 с возможностью осевого перемещения расположена обойма 34. Направляющий штифт 35 обоймы 34 размещен в фигурном пазу 33. В обойме 34 по ее окружности установлены шлипсы 36, подпружиненные в радиальном направлении. Сопрягаемые поверхности снабжены уплотнительными элементами 37. Полый шток 1 с внутренним пространством колонны НКТ 38 образуют депрессионную камеру 39, находящуюся под атмосферным давлением.
Работает устройство следующим образом.
Устройство на колонне НКТ 38 спускают в скважину с расчетом, чтобы подпружиненные шлипсы 36, а следовательно, и пакер 9 находились выше перфорационных отверстий продуктивного пласта (см. Фиг.1). Затем устройство приподнимают примерно на 1 метр и вновь опускают в результате направляющий штифт 35 (см. Фиг.3) перемещается в длинный участок фигурного паза 33, так как подпружиненные шлипсы 36 контактируют со стенками скважины, зафиксировав относительно нее обойму 34 с направляющим штифтом 35. В результате все детали устройства за исключением деталей 34, 35, 36 перемещаются относительно них вниз. При этом конус 32 входит в шлипсы 36, дожимая их зубчатую часть к внутренней стенке скважины. Затем колонну НКТ 38 разгружают на подпружиненные шлипсы 36, которые уже зафиксировались на внутренней стенке скважины (на Фиг.1 и 2 не показано). В результате этого разрушается срезной элемент 24 и подвижный цилиндр 10 пакера 9 опускается вниз до выступа 27 и сжимает манжету 16, при этом эластичные кольца 17 прижимаются к стенкам скважины, разобщая тем самым внутрискважинное пространство продуктивного пласта, а стопорное кольцо 25 фиксируется на зубчатых насечках 14 вставки 13.
При дальнейшей разгрузке колонны НКТ 38 на подпружиненные шлипсы 36 разрушается срезной элемент 26 и полый шток 1 опускается вниз до выступа 28 подвижного цилиндра 10. В этот момент ряды радиальных каналов 3 и 4 сообщаются между собой в цилиндрической выборке 7, и происходит соединение внутреннего пространства полого штока 1 и колонны НКТ 38с внутренним пространством пакера 9. А так как внутри колонны НКТ 38 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 31, подвижного цилиндра 10 и радиальные каналы 3 и 4 попадают в верхнюю часть полого штока 1 и далее в колонну НКТ 38. 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) колонну НКТ 38, 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 НКТ 38 снова разгружают на подпружиненные шлипсы 36, находящихся в контакте со стенкой скважины и тем самым возобновляют депрессию на пласт. И так повторяют несколько циклов до выравнивания давлений внутри колонны НКТ 38 и под пакером 9. После завершения операций по очистке скважины, устройство поднимают на поверхность, при этом втулка 6 под действием пружины 8 перекрывает радиальные каналы 3, благодаря чему все загрязнения из скважины будут находиться внутри полого штока 1 и колонны НКТ 38. В скважине остаются пакер 9, состоящий из подвижного цилиндра 10, вставки 13, манжеты 16, стопоров 20 и корпус 23 с обратным клапаном 29, ствол 31 с обоймой 34 и направляющим штифтом 17, а также подпружиненные шлипсы 36. Для слива жидкости из колонны НКТ 36, перед подъемом в нее сбрасывают груз и разрушают сбивной клапан 30. Депрессию на пласт можно регулировать путем заливки расчетного объема жидкости в колонну НКТ 38. Затем в скважину спускают насос и производят освоение и эксплуатацию в обычном порядке.
При необходимости после продолжительной эксплуатации или не герметичной посадки устройство можно извлечь из скважины. С этой целью в скважину спускают стандартный серийно выпускаемый ловильный инструмент (например, внутреннюю труболовку), спустив его до пакера 9, медленно вводят ловильный инструмент во внутрь подвижной втулки 10 и цепляются за нижний торец опоры 21, после чего начинают поднимать вверх ловильный инструмент, при этом разрушается срезной винт 22, о чем свидетельствует рост, а затем резкое падение давления, которое наблюдается по показанию индикатора веса, расположенного на устье скважины. Опора 21 поднимается вверх, а стопоры 20, находящиеся в положении эксцентриситета выпадают из радиальных каналов 19 подвижного цилиндра 10, при этом эластичные кольца 17 манжеты 16 отходят от стенок скважины и пакер 9 возвращается в исходное положение, после чего устройство извлекают на дневную поверхность.
Предлагаемое устройство обладает повышенной эффективностью очистки скважины, поскольку сборная конструкция пакера позволяет герметично посадить устройство в необходимом интервале скважине, и гарантировано извлечь его случае негерметичной посадки или после продолжительной эксплуатации, что в целом сокращает сроки проведения работ и, как следствие, позволяет снизить материальные и финансовые затраты.