НАКОПИТЕЛЬ ШЛАМА
STORAGE HOLD

Изобретение относится к горной промышленности, а именно к нефтегазодобывающей, и может быть использовано при освоении и эксплуатации нефтяных и водозаборных скважин в составе скважинного оборудования для очистки скважинной жидкости от механических примесей (песка, шлама) в скважинах ступенчатой формы.
Известно устройство для улавливания шлама, включающее секции шламосборника, установленные одна над другой, подводящий патрубок, установленный в секции шламосборника с возможностью расположения входного отверстия соосно и выходного отверстия - эксцентрично с продольной осью шламосборника, отсекающий клапан, установленный в выходном отверстии подводящего патрубка, и отводящий канал с входным отверстием, расположенным ниже выходного отверстия подводящего патрубка, которое снабжено противосифонным клапаном и узлом интенсификации улавливания шлама, отводящий канал выполнен в виде патрубка, установленного нижним концом в верхней части одной секции шламосборника соосно с ней, пропущенного через дно вышерасположенной секции шламосборника и переходящего в подводящий патрубок для вышерасположенной секции шламосборника, при этом секции шламосборника жестко связаны с упомянутым патрубком, противосифонный клапан установлен в боковом отверстии, выполненном между секциями шламосборника в связывающем их патрубке, узел интенсификации улавливания шлама выполнен в виде насосного элемента с лопастями, циклонной камеры и разделенных перегородкой приемной и входной кольцевых камер, причем входная камера изолирована от циклонной камеры и сообщена с выходным отверстием подводящего патрубка и с приемной камерой через отверстия, выполненные в разделяющей их перегородке, а циклонная камера сообщена с приемной камерой продольно вытянутыми вертикальными тангенциальными щелями, образованными жестко закрепленными в верхней части секции шламосборника лопастями насосного элемента, и имеет выход в полость секции шламосборника. Патент РФ №2011785, МПК Е21В 21/00, Е21В 37/00, опубликовано 30.04.1994.
Известно устройство для шламопескоулавливания, содержащее цилиндрический корпус, соосно установленные внутри него шламопескоподводящую трубку с обратным клапаном в своей верхней части и выводной патрубок с переходником для присоединения к трубной колонне, закрепленный в верхней части корпуса, и обратный клапан излива для сообщения шламопескоприемной зоны с внешним пространством при шламопескоулавливании и ее изолировании при подъеме устройства из скважины, при этом оно снабжено фильтрующим узлом, в полости корпуса концентрично выводному патрубку выполнена кольцевая полость, гидравлически связанная через фильтрующий узел с шламоприемной зоной и с внешним пространством через обратный клапан излива, при этом запорные органы отсекающего обратного клапана и обратного клапана излива выполнены подпружиненными.
7
А.С. СССР №2007544, МПК Е21В 21/00, В 37/00, опубликовано 15.02.1994 г.
Известны защитные приспособления для скважинных штанговых насосов (СШН), содержащие автоматическое сцепное устройство (автосцеп) и ловитель механических примесей (шламоуловитель).
Автосцеп позволяет соединять колонну штанг с плунжером СШН непосредственно в скважине. Это дает возможность осуществить спуск цилиндра и плунжера трубного насоса совместно и исключить загрязнение цилиндра механическими примесями (окалина, грязь и т.п.), происходящее при раздельном спуске. Ловитель механических примесей защищает насос со стороны трубного пространства НКТ. Механические примеси (окалина, грязь и т.п.), оседающие вниз при спуске колонны штанг, накапливаются в полости ловителя и не попадают в насос. Буровой портал Drillings.ru, раздел Буровые установки.
Известно устройство для отделения песка от пластовой жидкости в скважине при ее эксплуатации, включающее подъемную колонну, размещенную под приемом глубинного насоса, и последовательно установленные по длине подъемной колонны песочные карманы. Каждый из песочных карманов образован внутренней поверхностью подъемной колонны, внешней поверхностью втулки, размещенной внутри подъемной колонны, и перемычкой. Последняя жестко связывает нижнюю часть внешней поверхности втулки с внутренней поверхностью подъемной колонны. Длина каждой из втулок составляет 0,3-0,75 расстояния между перемычками. Проходной канал каждой из втулок больше приемного канала глубинного скважинного насоса и составляет 0,2-0,8 внутреннего диаметра подъемной колонны. Патент РФ №2217587, МПК Е21В 43/38, опубликовано 27.11.2003.
Известно устройство для удаления механических примесей из ствола скважины, которое выполнено в виде заглушенного в нижней части патрубка, к верхнему концу которого присоединен конический раструб. На верхнем торце раструба закреплена эластичная уплотнительная манжета. С помощью захватного узла, спускаемого в ствол скважины на тросе, устройство размещается на забое перед началом эксплуатации скважины. Различные механические примеси, поступающие из продуктивного пласта вместе с флюидом, постепенно скапливаются внутри устройства. После заполнения устройства механическими примесями оно извлекается на поверхность для очистки [А.С. СССР №137851, 1961].
Недостатки известного устройства заключаются в сложности его установки и подъема с помощью канатной техники, поскольку при перемещении устройства внутри эксплуатационной колонны возникает эффект поршневания.
Известно подземное оборудование, включающее компоновку погружного насоса, спускаемого в скважину на лифтовой колонне. В эксплуатационной колонне ниже зоны перфорации расположена опорная втулка. Механизм компенсации осевого перемещения компоновки погружного насоса связан нижним концом со шламоуловителем, а верхним концом - с упомянутой компоновкой через фильтр-хвостовик. Шламоуловитель в виде открытого сверху полого корпуса с дном устанавливают герметично своей верхней частью на опорную втулку. Подземное оборудование размещают в эксплуатационной колонне ниже зоны перфорации после спуска в скважину и герметичной установки шламоуловителя своей верхней частью на опорную втулку. Патент РФ №2382176, МПК Е21В 37/00, опубликовано 20.02.2010.
Известно устройство, состоящее из цилиндрического корпуса насоса с днищем и приемными перфорационными отверстиями, плунжера с нагнетательным клапаном, соединенного с колонной штанг, кожуха, навинченного на муфту, которая, в свою очередь, навинчена на колонну насосно-компрессорных труб и корпус насоса, хвостовика, соединенного посредством муфты с кожухом насоса и имеющего в нижней части заглушку и приемные перфорационные отверстия. При этом устройство дополнительно снабжено съемным накопителем шлама (отстойником), установленным в отверстии днища цилиндра корпуса насоса и выполненным в виде цилиндрического металлического стакана.
Патент РФ на полезную модель №88733, МПК Е21В 43/00, опубликовано 20.11.2009.
Известно устройство для очистки забоя скважины во время эксплуатации, включающее шламоуловитель, манжету и подъемное средство, согласно изобретению шламоуловитель закреплен посадочной муфтой в обсадной колонне, которая герметизирует пространство между обсадной колонной и шламоуловителем, а манжета размещена в верхней части хвостовых труб с фильтром, гидравлически связанных с электроцентробежным насосом, причем в качестве подъемного средства используется ловильный инструмент.
Патент РФ №2212521, МПК Е21В 37/00, Е21В 43/00, опубликовано 20.09.2003.
Недостатками данных изобретений являются сложность конструкции, обусловленная большим количеством узлов и деталей, низкий эффект очистки, который отрицательно влияет на надежность и долговечность скважинного насоса.
Техническая задача заключается в повышении эффективности работы скважины, увеличении межремонтного периода скважин, сокращении эксплуатационных затрат и продолжительности подземного ремонта.
Данная задача решается за счет того, что в накопителе шлама, включающем корпус, выполненный в виде цилиндрического стакана, состоящий из труб, соединенных муфтами, при этом нижняя труба корпуса заканчивается заглушкой, верхняя труба корпуса закреплена в опоре, в нижней части которой для свободного прохода жидкости выполнены фигурные конусные пазы, равномерно расположенные по окружности опоры, при этом внутренняя полость опоры выполнена в виде воронки, для обеспечения фиксации опоры ее нижний торец выполнен ступенчатым, кольцевой площадкой опирающимся на основание переходного участка ступенчатой скважины.
Кроме того, длина корпуса определяется концентрацией шлама (песка) и продолжительностью работы насоса.
Кроме того, площадь сечения фигурных конусных пазов и их количество подбираются в зависимости от производительности насоса.
Изобретение поясняется чертежами:
Фиг.1 - схема установки накопителя шлама в скважине.
Фиг.2 - накопитель шлама в разрезе.
1
2
Накопитель шлама, установленный в ступенчатой скважине, включает корпус 1, выполненный в виде цилиндрического стакана, состоящий из труб 2 диаметром d, соединенных муфтами 3, при этом нижняя труба корпуса 1 заканчивается заглушкой 4, а верхняя труба закреплена в опоре 5, в нижней части которой для свободного прохода жидкости выполнены фигурные конусные пазы 6, равномерно расположенные по окружности опоры, служащие для прохода жидкости из нижней обсадной колонны 7 диаметром D в верхнюю обсадную колонну 8 диаметром D. Внутренняя полость опоры 5 выполнена в виде воронки 9, являющейся направляющей для выпадающих осадков. Для обеспечения фиксации опоры 5 ее нижний торец выполнен ступенчатым, кольцевой площадкой 10 опирающимся на основание 11 переходного участка между обсадными колоннами. Накопитель шлама установлен на расстоянии L от нижнего торца насоса 12.
1
Длина L корпуса накопителя шлама определяется концентрацией шлама (песка) и продолжительностью работы насоса 12.
Площадь сечения фигурных конусных пазов и их количество подбираются в зависимости от производительности насоса 12.
Принцип работы накопителя шлама заключается в следующем.
1
2
2
2
2
При работе насоса 12 частицы шлама поднимаются восходящим потоком жидкости в кольцевом зазоре с поперечным сечением π(D -d)/4 между стенками нижней обсадной колонной 7 и корпусом 1 накопителя. После прохождения через фигурные конусные пазы 6 опоры 5 жидкость попадает в верхнюю обсадную колонну 8 с поперечным сечением πD /A. Так как площадь поперечного сечения обсадной колонны 8 намного больше, чем площадь кольцевого сечения между стенками нижней обсадной колонной 7 и корпусом 1, то, учитывая принцип неразрывности струи и постоянство расходов в различных ее сечениях, очевидно, что скорость потока резко упадет. В этом случае частицы шлама (песка), имеющие большую плотность, начнут выпадать в осадок и, пройдя воронку 9 опоры 5, будут скапливаться в цилиндрическом стакане 1 накопителя.
При этом, чем больше расстояние L от опоры до насоса, тем большая часть шлама, содержащаяся в жидкости, выпадет в осадок. Очищенная жидкость поднимается вверх по верхней обсадной колонне 8, попадает в чистую область, из которой расположенный выше насос отсасывает отфильтрованную жидкость наверх.
Применение предложенного изобретения позволяет повысить эффективность работы скважины при эксплуатации электроцентробежными насосами, увеличить межремонтный период скважин, сократить эксплуатационные затраты и продолжительность подземного ремонта.