УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОЧИСТКИ СКВАЖИН

Предложение относится к горной промышленности и может быть использовано в процессах восстановления эксплуатационных показателей скважин на углеводородных залежах, а также гидротермальных скважин.
В процессах восстановления эксплуатационных характеристик скважин используются различные технические средства для очистки ствола от отложений вязких углеводородов и минеральных фракций. Наиболее типичными являются устройства для очистки скважин в виде гидро- и пневмосистемы для подачи разогретой рабочей жидкости и газа, с помощью которых производят очистку ствола скважины [RU 2096587, 1995, Е21В 43/00; SU 991784, Е21В 43/00, 1981; RU 101493, 2011].
Существенными и очевидными недостатками таких устройств являются незначительная производительность и низкая эффективность процесса ввиду отсутствия рабочего инструмента для активного физического и механического воздействия на сплошные и кольцевые отложения и осадки.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является устройство для очистки скважин, содержащее рабочий инструмент, закрепленный на трос-кабеле, выполненный в виде полого цилиндра, в котором размещен генератор рабочего агента (в виде газа) для подачи агента в многосопловую рабочую головку (рабочий орган) имеющую сопла, ориентированные к забою, к стенке скважины и к устью [RU 104619 U1, 2011, Е21В 37/00].
Существенным недостатком прототипа являются высокие энергетические и временные затраты на разработку сплошных отложений и очистку стенки реанимируемой скважины ввиду неэффективной конструктивной схемы устройства и его рабочего органа, не имеющего механических насадок для более эффективного разрушения отложений на
стенке скважины, т.к. только физическое воздействие на эти отложения струями газа, истекающими из его сопел, не может привести к полной очистке стенки и ее калибровке по эксплуатируемому диаметру. Кроме того, незначительный запас топлива термогазогенератора проявляется в незначительном времени работы, в частых спуско-подъемных операциях и незначительном его энергетическом потенциале, его приводит к низкой производительности его работы в особых условиях ствола скважины, имеющей прочные отложения на стенках.
Технической задачей и положительным техническим результатом предлагаемого устройства является увеличение его производительности и повышение эффективности процесса очистки ствола реанимируемой скважины от сплошных отложений и. полной очистки стенки скважины для восстановления ее расчетного эксплуатационного диаметра (сечения) и обеспечения нормальной работы насосного оборудования в стволе скважины за счет более высокого энергопотенциала, обеспечивающего необходимое время его работы в скважине без необходимости выполнения спуско-подъемных операций, занимающих технологическое время и энергозатраты.
Указанная задача и технический результат достигается за счет того, что устройство для очистки скважин содержит рабочий инструмент, закрепленный на трос-кабеле, выполненный в виде полого цилиндра, в котором размещена камера выработки газового агента и подачи в многосопловую рабочую головку, имеющую сопла, ориентированные к забою, к стенке скважины и сопла, ориентированные к устью, при этом часть сопел размещена на трубчатых отводах, сообщенных с полостью рабочей головки, а другая часть сопел, ориентированных к забою, размещена на коническом насадке, соединенном- с нижним торцом рабочей головки, имеющей также механические насадки, выполненные в виде спирали и в виде цепей, причем насадки в виде спирали закреплены на поверхности конического насадка, в - в виде цепей - на корпусе рабочей головки, при
этом корпус рабочего инструмента имеет опорные ролики, а рабочая головка соединена с корпусом посредством подшипникового узла.
Устройство, характеризующееся тем, что указанная камера соединена с емкостью, заполненной топливом и с емкостью, имеющей хладагент, при этом обе емкости соединены с баллоном, имеющим запас сжатого инертного газа.
На чертеже, как на языке техники, изображен общий вид устройства с частичным разрезом по его продольной оси.
Устройство для очистки скважин содержит корпус 1 в виде полого цилиндра, в котором размещена камера 2 для выработки парогазового агента; торец корпуса соединен с инструментом 3, имеющим насадки, предназначенным для обработки стенки и ствола скважины 4, имеющей накопленные отложения в виде вязких углеводородов со смесью минеральных частиц. Камера 2 соединена с источником топлива (монотопливный состав), которым оснащена емкость 5, сообщенная посредством клапана 6 с баллоном 7, имеющим запас сжатого инертного газа (например, аргона); баллон также сообщен с емкостью 8, заполненной хладагентом. Корпус 1 по своей периферии имеет опорные ролики 9 для ориентирования устройства в стволе скважины 4. Устройство соединено с трос-кабелем 10, предназначенным для спуска его в скважину, подачи сигнала на открытие клапана 6 и для выполнения спуско-подъемных операций при очистке ствола скважины от отложений. Высокая производительность и эффективность процесса обработки ствола скважины обеспечивается конструкцией рабочего инструмента 3, выполненного в виде многосопловой рабочей головки с соплами 11, ориентированными к забою и к стенке, и соплами 12, сориентированными тангенциально к стенке и к устью скважины, а также оснащенной механическими насадками 13 и 14 для усиления обработки стенки скважины и улучшения условий очистки всего ее ствола, при этом рабочая головка соединена с корпусом 1 устройства посредством подшипникового узла 15.
Часть сопел 11 размещена на трубчатых отводах 16, сообщенных с полостью рабочей головки 3, другая часть сопел 11, ориентированных к забою, размещена на коническом насадке 17, соединенном с нижним торцом рабочей головки. Механические насадки 13 выполнены в виде цепей, а механические насадки 14 - в виде спирали, закрепленной на коническом насадке 17.
Такое расположение сопел и механических насадок позволяет вести полную обработку ствола скважины (как показано на чертеже), подвергая разработке и сплошные отложения: соплами 11 и мех. насадками 14 и обрабатывая стенку скважины механическими насадками 13 и соплами 11, что гарантирует полную очистку ствола и стенок от отложений за один рабочий рейс, повышая коэффициент эффективности и производительности устройства без необходимости повторения циклов спуско-подъемных операций с экономией энергии на очистку.
Работа устройства осуществляется следующим образом. В ствол скважины 4 опускают устройство, корпус 1 которого выбран диаметром меньше внутреннего диаметра ствола (фиг 1). По мере достижения устройством места сужения сечения скважины за счет накопленных отложений (по данным каротажного изучения), подают сигнал по кабель-тросу 10 на включение в работу камеры 2, вырабатываемый парогазовый агент из которой поступает в рабочий инструмент 3, истекает под давлением из сопел 11, 12, осуществляя разрушение отложений совместно с механическими насадками 13 и 14, при этом сопла 12 сориентированы тангенциально (под углом к стенке скважины) и приводят к образованию момента вращения рабочего инструмента, что ведет к более эффективному разрушению отложений в стволе и на стенке скважины за счет подрезания, скалывания и дробления материала отложений соплами и механическими насадками; последние - 13, в виде цепей, полностью очищают стенки скважины, восстанавливая ее эксплуатационный диаметр, что обеспечивает нормальную последующую работу насосного оборудования в
этой обработанной скважине.
Наличие полного бортового оснащения устройства: ТГА - 2, топливом - 3 и сжатым газом - 7 позволяет устройству выполнять все операции очистки скважины, включая удаление разработанных отложений, к устью скважины и на утилизацию, без необходимости подпитки (дозаправки) устройства с дневной поверхности. Этот положительный технический результат повышает показатели данного устройства по сокращению энергозатрат в 2,4-2,6 раза, по времени работы - в 5-6 раз и ускоряет ввод скважины в эксплуатацию.
Устройство может осуществлять эффективную очистку ствола и стенок скважины от сплошных отложений вязких углеводородов (асфальтовых, битуминозных, парафинистых) с включением минеральных частиц, поступивших в ствол вместе с притоком углеводородного сырья. Также эффективно устройство может быть использовано для очистки ствола геотермальных скважин от оксидов кремния, известняка и других отложений.
Этому способствует оснащение устройства энергетическими монотопливом, хладагентом и сжатым инертным газом, продлевающими время работы устройства в скважине за счет поддержания требуемой температуры расходом хладагента, предупреждающего нештатные вспышки (и аварийность) отложений, которые также превентивно устраняет инертный газ устройства.
Это позволяет взять патент на данное техническое решение.