Устройство для очистки скважины от проппантовой пробки

Полезная модель относится к области нефтегазодобычи, а именно к устройствам для очистки скважин, и может быть использована для нормализации забоев скважин, осложненных затвердевшими проппантовыми пробками после ГРП, цементными корками, посторонними предметами (шлам, забойная грязь, крепежными поясами) в сочетании с низким пластовым давлением.
Известно устройство для очистки скважины от проппантовой пробки, содержащее корпус, связанный с лифтовой колонной труб через переходник посредством гидроцилиндра с соединительным патрубком с кольцевым поршнем, пропущенным в осевой канал переходника, подпружиненный кольцевой поршень с полым штоком, установленный внутри гидроцилиндра и связанный с корпусом механизма разрушения, в осевом канале которого последовательно установлены дроссельная шайба с дроссельным осевым каналом, седло с продольными пазами на внешней поверхности и толкатель, поджимаемый пружиной к торцу дроссельной шайбы, торцовый клапан, охватывающий нижний конец толкателя и опирающийся на седло, который связан с трубкой, связанной в свою очередь с внутренней коронкой механизма разрушения, корпус которого снабжен внешней коронкой и регулировочной гайкой с калиброванными отверстиями, а полый шток и корпус выполнены соответственно с кольцевой проточкой на внешней и внутренней сторонах, в которой установлено разрезное пружинное кольцо, отличающееся тем, что оно снабжено механизмом управления в осевом канале лифтовой колонны труб в виде перегородки с дроссельным и осевым каналами, снабженной обратным клапаном в виде седла, шара и клетки, толкатель механизма разрушения выполнен полым и снабжен обратным клапаном в виде седла, шара и клетки, установленной с зазором в осевом канале дроссельной шайбы, при этом площадь поперечного сечения дроссельного канала перегородки превышает площадь поперечного сечения дроссельного канала шайбы, а суммарная площадь калиброванных отверстий регулировочной гайки и осевого отверстия внутренней коронки превышает суммарную площадь поперечного сечения дроссельного канала перегородки и дроссельного канала дроссельной шайбы (патент на изобретение РФ № 2373378, опубл. 20.11.2000 г.).
Известен технологический комплекс для разбуривания и депрессионной очистки песчаной пробки (патент на полезную модель РФ 131061, опубл. 10.08.2013 г., Бюл. № 22), который содержит бурильное устройство, депрессионное устройство и устройство регулирования потока воздуха. Бурильное устройство, служащее для разбуривания песчаных пробок, содержит внутреннюю фрезу, корпус, пружинный толкатель, подшипниковый узел, наружную фрезу, винтовой шнек. Винтовой шнек позволяет транспортировать разбуренную песчаную пробку и шлам, что обеспечивает их бесперебойное движение в контейнер из труб НКТ. Депрессионное устройство содержит регулятор скорости потока жидкости и шлама, обратный, перепускной и сбивной клапаны. За счет перепада гидростатического давления (депрессии) депрессионное устройство затягивает разбуренную песчаную пробку со шламом. Устройство регулирования потока воздуха, состоящее из шланга и шарового крана, служит для оптимального сохранения энергии депрессии. При перекрытии шарового крана выход воздуха замедляется, что позволяет увеличить время работы технологического комплекса в целом. Недостаток устройства в том, что в скважинах с низким пластовым давлением пласт из-за поглощения жидкости для создания приемлемой для работы устройства депрессии необходим постоянный долив жидкости. При этом призабойная зона загрязняется и закупоривается продуктами разрушения пробки. Также недостатком устройства является необходимость многократных спусков желонки, что требует много времени.
В результате патентных исследований также было выявлено техническое решение, которое было учтено при анализе существенных признаков: GB 2548048.
Наиболее близким к заявляемому решению по технической сущности является устройство очистки скважины, включающее последовательно соединенные снизу вверх разбуривающую насадку, включающую внешнюю и внутреннюю фрезы, корпус насадки, оснащенный муфтой, вставленной подвижно в корпус насадки, гайку с закрепленной на ней внешней фрезой, винт, вращающийся в корпусе, с внутренней фрезой на конце, пружину, раздвигающую муфту и гайку на величину полного рабочего хода, внутренний полый поршень, контейнеры для шлама с обратными клапанами в их нижних частях, образованные трубами НКТ, сбивной клапан содержит гидравлический узел, а в поршне выполнены каналы (патент на полезную модель РФ № 196747, опубл. 13.03.2020 г.).
Недостатком данного технического решения является сложность конструкции устройства, технологически недостаточно надежная очистка забоя скважины.
Следует отметить, что в низкоуровневых скважинах низкое пластовое давление не позволяет проводить эффективную и надежную очистку забоя скважины при помощи промывки из-за поглощения пластом промывочной жидкости.
Технической задачей, на решение которой направлена заявляемая полезная модель, является разработка механического устройства очистки забоя скважины, имеющего простую конструкцию и способного быстро и качественно очистить забой скважины.
Достигаемый при этом технический результат обеспечивается при проведении работ по очистке скважины за одну спускоподъемную операцию.
Техническая  задача достигается тем, что устройство для очистки скважины от проппантной пробки выполнено с возможностью крепления на колонне НКТ для перемещения вверх-вниз в обсадной колонне, содержит соединенные снизу вверх насадку и контейнер для шлама, насадка снабжена коронкой с зубьями и имеет возможность вращения в одну сторону при поступательном перемещении вниз в полости обсадной колонны, контейнер для шлама образован несколькими соединенными между собой по длине трубами и  снабжен обратным клапаном, установленным со стороны насадки, внутренние полости насадки и контейнера для шлама образуют канал, сообщенный с полостью колонны НКТ, отличающееся тем, что насадка и контейнер для шлама установлены относительно друг друга последовательно и жестко соединены друг с другом, за контейнером для шлама  дополнительно установлен депрессионный клапан с полым штоком,  причем положение полого штока обеспечивает возможность перекрытия канала, сообщенного с полостью колонны НКТ, в верхней части которой установлен сбивной сливной клапан.
Сравнение заявляемого технического решения с прототипом показывает, что оно отличается следующими признаками:
насадка и контейнер для шлама установлены последовательно  и жестко соединены друг с другом;
за контейнером для шлама дополнительно установлен депрессионный клапан с полым штоком;
положение полого штока обеспечивает возможность перекрытия канала, сообщенного с полостью колонны НКТ;
в  верхней части НКТ установлен  сбивной сливной клапан.
Поэтому можно предположить, что заявляемое техническое решение соответствует критерию «новизна».
Простота устройства достигается за счет его компоновки из широко использующихся в различных устройствах для нефтегазодобычи сборочных единиц.
Депрессионный клапан представляет корпус с внутренним подвижным полым штоком. Полый шток выполнен с радиальными проточками и плотно прилегает к внутренней поверхности корпуса клапана, соединяющего с колонной труб НКТ.
Обратный клапан контейнера для шлама, расположенный над насадкой, представляет собой корпус, в котором размещен запорный элемент (стальной шар). В корпусе имеется сферическая проточка (седло) при прилегании к которой шар герметично перекрывает осевое сквозное отверстие в корпусе.
Насадка представляет собой ударно-вращательный узел, который выполнен по типу винт-гайка и имеет возвратную пружину. Насадка снабжена коронкой с зубьями. Коронка с зубьями выполнена армированной твердосплавной наплавкой для повышения износостойкости и является нижней частью насадки.
Сбивной сливной клапан достаточно известен в процессах нефтегазодобычи, активируется путем сбрасывания в скважину металлического стержня, обеспечивая возможность слива-перелива жидкой фазы.
Полезная модель может быть реализована с использованием известных технических средств, поэтому она соответствует критерию «промышленная применимость».
На фиг.1 изображено заявляемое устройство в положении с закрытым обратным клапаном, на фиг.2 показано заявляемое устройство в положении с открытым обратным клапаном, где стрелками обозначено  направление движения жидкости при работе устройства, на фиг.3 показано крепление заявляемого устройства к колонне НКТ и размещение сбивного сливного клапана.
Заявляемое устройство жестко крепится на колонне НКТ (фиг.3) любыми известными способами, например посредством муфты. Колонна НКТ опускается с закрепленным устройством в обсадную колонну 1. Заявляемое устройство  состоит (снизу - вверх) из насадки 2 с коронкой 3, на которой имеются зубья,  армированные  твердосплавной напайкой. Насадка 2 жестко соединена с контейнером для шлама 4, который образован несколькими соединенными между собой по длине трубами, в качестве которых используют насосно-компрессорные трубы. Соединение труб может быть осуществлено посредством жесткого соединения, например, муфтами. Нижняя труба, образующая контейнер для шлама 4, снабжена обратным клапаном 5, установленным со стороны насадки 2. За контейнером для шлама 4 установлен депрессионный клапан 6, представляющий собой корпус с полым штоком 7 и срезным транспортным винтом 8 депрессионного клапана 6. За депрессионным клапаном 6 установлен штангоуловитель 9. Далее через один прогон колонны НКТ установлен сбивной сливной клапан 10.
При очистке забоя скважины заявляемое устройство на колонне НКТ спускается в полости обсадной трубы 1 до забоя (проппантной пробки) и наполняется скважинной жидкостью. Далее за счет поступательных движений колонны НКТ вниз, насадка 2, вращаясь в одну сторону, зубьями коронки 3, разрыхляет верхний слой проппантной пробки. Также при движении вниз происходит срез срезных транспортных винтов 8 на полом штоке 7, который смещается в корпусе депрессионного клапана 6 на величину рабочего хода, открывая проходной канал (на рисунке не обозначен), который сообщает внутреннюю полость заявляемого устройства с полостью колонны НКТ. За счет давления столба скважинной жидкости, внутри проходного канала создается депрессия, вследствие чего происходит всасывание жидкости из призабойной зоны вместе с продуктами разрушения проппантной пробки в контейнер для шлама 4. При перемещении заявляемого устройства на колонне НКТ вверх, полый шток 7 депрессионного клапана 6 перемещается на величину рабочего хода, закрывая проходной канал. При этом обратный клапан 5 закрывается за счет сжатия жидкости в контейнере для шлама 4 и препятствует выпадению элементов пробки шлама, собранных и находящихся в контейнере для шлама 4. Циклы возвратно-поступательных движений устройства повторяются до полной очистки призабойной зоны скважины. Длина контейнера для шлама 4 подбирается при сборке компоновки в зависимости от установленных размеров проппантной пробки. Излишки жидкости при работе сливаются обратно в скважину через сбивной сливной клапан 10, который активируется путем сбрасывания металлического стержня в скважину и улавливается штуцерным штангоуловителем 9.
Следует отметить, что работы по очистке скважины заявляемым устройством можно проводить за одну спускоподъемную операцию при точном расчете длины контейнера для шлама.
Таким образом, заявляемое техническое решение позволяет упростить конструкцию устройства и произвести качественную очистку скважины за одну спускоподъемную операцию.