Очиститель скважины

Полезная модель относится к эксплуатации и ремонту скважин и может быть использована для очистки скважины от шлама, песчаных и шламовых отложений. Использование очистителя скважин обеспечивает повышение эффективности очистки скважины от шламовых и песчаных отложений за одну спускоподъемную операцию.
Сущность полезной модели: очиститель скважины, состоящий из фрезы внутренней, фрезы наружной, пружины наружной фрезы, преобразователя движения, золотникового клапана, контейнера сбора шлама, сливного клапана и подвески насосно-компрессорных труб, для эффективного использования энергии пустых труб, спущенных в скважину и открытии золотникового клапана только после фрезерования и рыхления твердых пород забоя скважины, в очистителе скважины установлена пружина золотникового клапана, при этом усилие сжатия пружины наружной фрезы при максимальном выдвижении внутренней фрезы, равно минимальному усилию сжатия пружины золотникового клапана.
Полезная модель относится к эксплуатации и ремонту скважин и может быть использована для очистки скважины от шлама, песчаных, проппантовых и шламовых отложений.
Известна желонка для очистки скважины от выбуренного шлама, имеющая шламосборную камеру, расположенную в нижней части корпуса и выполненную конусной формы, см. авторское свидетельство СССР N 1 078 027 по кл. Е21В 27/00, опубл. 1984 г.
Недостатком этой желонки является конструктивная особенность. Шламосборная камера является одновременно и приемной камерой, что снижает производительность очистных работ. Желонка очищает выбуренный шлам и не эффективен при работе с жестким забоем скважины.
Известно устройство для очистки скважины (см. патент №84048, Е21В 27/00 (2006.01), Бюл. №18 от 27.06.2009 г.), включающее скважинный комплекс для проведения беспромывочной технологии, состоящий из технологического оборудования для проведения подземного и капитального ремонта скважин, эксплуатационной колонны, насосно-компрессорных труб, базовой части, модульной части для очистки забоя и модульной части для очистки призабойной зоны пласта, отличающийся тем, что базовая часть включает технологическую компоновку гидрожелонки с перепускным клапаном с регулируемой дроссельной муфтой и трубами с возможностью регулировки скорости потока жидкости для создания депрессии и использования перепада гидростатического давления, обеспечивающего полный цикл очистки, причем модульная часть для очистки забоя содержит бурильную насадку, с возможностью фрезеровки и рыхления песчаной пробки, а модульная часть для очистки призабойной зоны пласта включает трубный щелевой фильтр, экранирующий центратор и оборудование в виде насосно-компрессорных труб, являющееся одновременно контейнером для сбора грязной жидкости и шлама.
Недостатком этой желонки является конструктивная особенность, одновременное взаимодействие: вращение, выдвижение фрез комбинированной буровой насадки и рыхление пробки, а также открытие отверстия подвижного штока, т.е. перепускного клапана гидрожелонки. Процесс происходит циклично с периодическим подъемом и опусканием технологических труб, с постоянным открытием перепускного клапана во время работы комбинированной насадки, что не эффективно для оборудования в целом.
Наиболее близким по технической сущности является устройство для очистки скважины (см. патент №84910, МПК Е21В 27/00, Бюл. №20 от 20.07.2009 г.), включающее комбинированную насадку 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.
Недостатками данного устройства являются наличие двух пружин в комбинированной насадке, усложняющей конструкцию очистителя скважины, так же не согласованные работы составных частей оборудования в целом, а именно:
во-первых, наличие двух пружин в комбинированной насадке усложняет конструкцию очистителя скважин;
во-вторых, наличие двух пружин в комбинированной насадке уменьшает проходной канал для жидкости, увеличивая гидродинамическое сопротивление насадки и уменьшая эффективность работы оборудования в целом;
в-третьих, наличие двух пружин, в комбинированной насадке, уменьшает проходной канал в верхней и нижней части преобразователя движения для кусков шлама. Большие куски шлама застревают и блокируют проход жидкости через насадку, приводя оборудование в неработоспособное состояние;
в-четвертых, наличие двух пружин в комбинированной насадке увеличивает габарит очистителя скважин. Для ∅102 и ∅114 скважин невозможно изготовить очиститель скважины с требуемыми характеристиками. Требуется очиститель скважины с наружным размером 82 мм. При толщине труб оборудования 5 мм (толщина труб НКТ по ГОСТ 633-80), диаметре проволок пружин 8 мм (диаметр проволоки для пружин соответствующей жесткости) и диаметре вала винта преобразователя возвратно поступательного движения во вращательное движения фрез 40 мм проходной канал имеет размер 1,0 мм. Вышеуказанный расчет показывает неработоспособность оборудования на скважинах малого диаметра (на вторых стволах) и не эффективность на скважинах основного фонда. Конструкция оборудования сложна и не совершенна;
- в-пятых, работа фрез комбинированной насадки не связана с расходом жидкости для подъема жидкости из забоя скважины и не эффективно используется. Расход жидкости во внутренние полости оборудования не перекрывается в момент фрезеровки забоя скважины. Учитывая, что оборудование работает за счет потенциальной энергии пустых труб, спущенных в скважину, и заполнение труб жидкостью из скважины, означает прекращение работ. Оборудование работает не эффективно.
Технической задачей полезной модели является создание простого в изготовлении и применении устройства с одновременным повышением эффективности очистки скважины от шламовых и песчаных отложений и гарантированной очисткой забоя скважины за один спуск очистителя скважины.
Техническая задача решается предлагаемым очистителем скважины, состоящим из фрезы внутренней, фрезы наружной, пружины наружной фрезы, преобразователя движения, золотникового клапана, контейнера сбора шлама, сливного клапана и подвески насосно-компрессорных труб, для эффективной работы которого и открытии золотникового клапана только после фрезерования и рыхления твердых пород забоя скважины, в очистителе скважины установлена пружина золотникового клапана, при этом усилие сжатия пружины наружной фрезы при максимальном выдвижении внутренней фрезы, равно минимальному усилию сжатия пружины золотникового клапана.
Новым является то, что в очистителе скважины, состоящая из фрезы внутренней, фрезы наружной, пружины наружной фрезы, преобразователя движения, золотникового клапана, контейнера сбора шлама, сливного клапана и подвески насосно-компрессорных труб, для эффективного использования энергии пустых труб, спущенных в скважину и открытии золотникового клапана только после фрезерования и рыхления твердых пород забоя скважины, в очистителе скважины установлена пружина золотникового клапана, при этом усилие сжатия пружины наружной фрезы при максимальном выдвижении внутренней фрезы, равно минимальному усилию сжатия пружины золотникового клапана.
На фиг. 1 изображен очиститель скважины.
Очиститель скважины состоит из (фиг. 1) фрезы наружной 1, фрезы внутренней 2, преобразователя движения 3, пружины фрезы наружной 4, золотникового клапана 5, пружины золотникового клапана 6, контейнера 7, клапана сливного 8.
Устройство работает следующим образом.
При необходимости очистке забоя скважины на колонне насосно-компрессорных труб 9 (далее НКТ) (см. фиг. 1) очиститель скважины спускают в скважину. Далее колонну НКТ 9 разгружают о забой скважины. При этом фреза внутренняя 2, жестко связанная с подвеской НКТ по осевому направлению врезается о забой скважины. Фреза наружная 1, вследствие большей площади поперечного сечения, чем площадь поперечного сечения фрезы внутренней 2, остается на жесткой поверхности забоя скважины и сжимает пружину фрезы наружной 4. При перемещении наружной фрезы 1 относительно внутренней фрезы 2, преобразователь движения 3, превращает поступательное движение подвески НКТ 9 во вращательное движение фрез 1 и 2 относительно друг друга, в противоположных направлениях, компенсируя реактивные моменты, возникающие при фрезеровании забоя скважины. Усилие от веса подвески НКТ 9 приводит к полному сжатию пружины фрезы наружной 4. При этом фрезы 1 и 2 уже не работают, и увеличивается нагрузка на очиститель скважины от подвески НКТ 9. Дальнейшее увеличение нагрузки, на очиститель скважин, начинает сжимать пружину клапана 6 и открывает золотниковый клапан 5.
При открытии золотникового клапана 5, всасывание шлама в очиститель скважины. После извлечения шлама в очиститель скважины из забоя скважины нагрузка на золотниковый клапан 5 и фрезу наружную 1 исчезает, так как нет опоры о забой скважины. При этом золотниковый клапан 5, под действием усилия пружины золотникового клапана 6, перемещается к забою скважины и закрывается. Фреза внутренняя 2, и фреза наружная 1 под действием пружины фрезы 4 тоже перемещаются к забою, фрезеруя забой скважины, так как происходит осевое перемещение фрез 1, 2 и за счет преобразователя движения 3. При этом наружная и внутренняя фрезы компенсируют реактивные моменты, не передавая крутящий момент фрезеровки забоя скважины на подвеску насосно-компрессорных труб 9.
Золотниковый клапан применяется, потому что он (золотниковый клапан 5) разгружен, на нее не действуют дополнительные силы от столба жидкости, можно точно рассчитать требуемые жесткости пружин, необходимые для настройки и эффективной работы очистителя скважин.
После достижения требуемого уровня забоя скважины, очиститель скважины извлекают на поверхность. При подъеме очистителя скважины технологическая жидкость выливается обратно в скважину через клапан сливной 8, а фрезерованный шлам из забоя скважины извлекается на поверхность.
Предлагаемый очиститель скважины прост в изготовлении и применении. Позволяет эффективно очищать скважину от шламовых, песчаных отложений и проппантовых пробок за одну спускоподъемную операцию, что позволяет снизить материальные и финансовые затраты на соответствующие работы на скважине.