ГИДРОМОНИТОР ДЛЯ ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ СКВАЖИН МАЛОГО ДИАМЕТРА

Полезная модель гидромонитор для эксплуатационных скважин малого диаметра относится к нефтегазодобывающей промышленности и может быть использована при капитальном и текущем ремонте нефтегазодобывающих и нагнетательных скважин, связанном с очисткой их забоя от песчаных и пропантовых пробок, пластовой грязи, в скважинах малых диаметров.
В процессе эксплуатации или ремонта, а также при простаивании скважин на их забое вследствие различных причин могут образовываться песчаные, пропантовые пробки или осадки грязи и глины. Удаление таких пробок обычно производится промывкой струей, нагнетаемой под давлением жидкости, через различные приспособления или с применением винтовых забойных двигателей и выносом размытых частиц материала пробки на поверхность, или с помощью гидравлических и механических желонок. Довольно часто при проведении технологической операции по очистке забоя скважины приходится применять или частичную, или полную комбинацию всех вышеперечисленных способов.
После проведения гидроразрыва пласта (ГРП) и, в дальнейшем, во время эксплуатации скважины, возникают следующие проблемы при нормализации забоя в эксплуатационных колоннах малого диаметра:
1) Невозможность разрушения пропантной пробки с помощью «пера» или других компоновок низа технической колонны насосно-компрессорных труб (НКТ);
2) Наличие значительного риска прихвата инструмента при извлечении песка или пропанта с помощью прямой промывки по следующим причинам:
- поглощения скважины;
- небольшого зазора между спускаемым инструментом и внутренним диаметром эксплуатационной колонны;
- резкой потери скорости восходящего потока при прямой промывке в месте перехода с эксплуатационной колонны d-102 мм на материнскую эксплуатационную колонну (значительное изменение площади сечения);
- из-за значительных потерь вследствие большой абразивности выносимого материала (пропант, песок).
Известно устройство для очистки призабойной зоны скважины от механических примесей, например песчаных пробок (патент СССР №1790662, кл. Е21В 21/00, 1990) /1/, содержащее колонну насосно-компрессорных труб (НКТ), оборудованную обратными клапанами и перфорированным "пером" в нижней части. Спуск трубной колонны в скважину осуществляют с внедрением перфорированного пера в поверхность механических примесей. Промывочную жидкость подают в затрубное пространство скважины, разрушают механические примеси в скважине, например песчаную пробку, путем продольных механических колебаний колонны, а подъем промывочной жидкости с размытыми механическими примесями на поверхность осуществляют по трубной колонне.
Недостатком этого устройства является малая эффективность разрушения неразмытых механических примесей, особенно в случае наличия в пробке твердых фаз, а также достаточно высокая аварийность данной технологической операции, связанная с протиранием эксплуатационной колонны и колонны НКТ в процессе механических колебаний последней, особенно в наклонно направленных скважинах с большим углом отклонения.
Известно также устройство для промывки забоя скважины (авторское свидетельство СССР №1439201, кл. Е21В 21/00, 1987) /2/, содержащее присоединяемый к трубной колонне НКТ цилиндрический корпус с полостью, гидравлически сообщающейся с затрубным пространством посредством радиальных и торцевых гидромониторных каналов, и обратный клапан, расположенный внутри этого корпуса. Радиальные и, по меньшей мере, часть торцевых каналов этого устройства расположены под углом к оси корпуса. Повышение эффективности разрушения материала в этом устройстве достигается за счет воздействия на забой струями рабочей жидкости высокого давления.
Основным недостатком такого устройства является сложность конструкции и, как следствие, сложность его изготовления и невысокая надежность и низкая эффективность промывки скважин малых диаметров.
Технический результат, достигаемый при реализации описываемого устройства, заключается в существенном упрощении конструкции при сохранении высоких эксплуатационных качеств.
Указанный результат достигается за счет того, что при выполнении обратной промывки происходит движение промывочной жидкости двумя потоками:
а) между стенкой эксплуатационной колонны диаметром 89 мм и наружным диаметром кожуха 83 мм (фиг.1);
б) между внутренним диаметром кожуха 73 мм и корпусом, по пяти гидравлическим каналам, суммарное проходное сечение которых больше проходного сечения между колонной и кожухом (а) (фиг.2, фиг.3).
В результате на выходе из гидромонитора возникают прямая (обычная) струя, двигающаяся по каналу (а), и пять закручивающихся струй, двигающихся по каналам (б);
Во время работы гидромонитора происходит эффективное разрушение пропантовых и песчаных пробок по всему диаметру эксплуатационной колонны с помощью комплекса гидравлических струй. При этом из-за эффекта закручивания струй происходит качественная очистка стенок эксплуатационной колонны и боковое воздействие на пробку.
При необходимости, можно производить механическое воздействие на текущий забой с помощью фрезерованных зубьев.
Подъем раствора и механических примесей на поверхность происходит через центральное отверстие корпуса и лифт НКТ.
Гидромонитор состоит из:
1. Кожуха с наружным d-83 мм и внутренним диаметром 73 мм, длиной 350 мм;
2. Корпуса с пятью спиральными направлениями и центральным отверстием d-45 мм длиной 550 мм, которое вставляется в кожух. С одной стороны корпуса направления изготовлены пять «зубьев», с другой стороны нарезается цилиндрическая резьба для навинчивания переводника. Кожух крепится к корпусу через 10 просверленных отверстий d-12 мм с помощью сварки нержавеющими электродами (фиг.4, 5);
3. Муфтовый переводник с цилиндрической резьбы на резьбу НКТ 60 мм. Герметичность между переводником и торцом ниппеля с цилиндрической резьбой обеспечивает ножевое уплотнение;
4. Монтажный патрубок 60 мм длиной 500 мм с муфтой.
Принцип работы устройства основан на использовании струй высокого давления для разрушения и измельчения пропантовой (песчаной и т.п.) пробки в сочетании с удалением продуктов разрушения вымыванием их промывочной жидкостью.
Устройство работает следующим образом.
1. Производится спуск гидромонитора и, за 10 м до текущего забоя, начинается обратная промывка с помощью ЦА-320 (поршни d-115 мм) и спуск компоновки;
2. При выполнении обратной промывки происходит движение промывочной жидкости двумя потоками:
a) между стенкой эксплуатационной колонны d-89 мм и наружным диаметром кожуха 83 мм;
b) между внутренним диаметром кожуха d-73 мм и корпусом, по пяти гидравлическим каналам, суммарное проходное сечение которых больше проходного сечения между колонной и кожухом (а).
c) В результате на выходе из гидромонитора возникают прямая (обычная) струя, двигающаяся по каналу (а), и пять закручивающихся струй, двигающихся по каналам (b);
d) Во время работы гидромонитора происходит эффективное разрушение пропантовых и песчаных пробок по всему диаметру эксплуатационной колонны с помощью комплекса гидравлических струй. При этом из-за эффекта закручивания струй происходит качественная очистка стенок эксплуатационной колонны и боковое воздействие на пробку;
e) При необходимости, можно производить механическое воздействие на текущий забой с помощью фрезерованных зубьев;
f) При дальнейшей промывке производится подъем на поверхность песка и пропанта через центральное отверстие спирального направляющего и лифт НКТ.
Обязательные условия
1. Промывка только обратная. Прямая промывка ведет к прихвату колонны НКТ в связи с небольшим проходным сечением в эксплуатационной колонне d-102 мм;
2. Использование при промывке ЦА-320 с поршнями d-115 мм. Это дает возможность увеличить скорость восходящего потока жидкости и подъем пропанта производится постепенно, а не плотной пачкой, что снижает риска «забивания» проходного сечения НКТ.
Результаты производственных испытаний и эксплуатации
С октября 2010 г. по сегодняшний день проведены десятки работ по нормализации забоя скважин. Успешность составила 100%.
Примечание: Гидравлический монитор, также, может использоваться в эксплуатационной колонне диаметром 114 мм.
Таким образом, описанное устройство для промывки забоя скважины является весьма эффективным и надежным средством, относительно простым в изготовлении и эксплуатации.