УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРОМЫВКИ И ОЧИСТКИ СКВАЖИНЫ

Предложение относится к нефтедобывающей промышленности и может быть использовано в текущем и капитальном ремонтах скважин, связанных с промывкой скважин с поглощающими пластами от песчаных пробок, осадков грязи, окалины и т.д.
Известно устройство для промывки песчаных пробок (ав./cв. SU №857428, МПК 7 Е 21 В 21/00, опубл. в БИ №31 от 23.08.1981 г.), содержащее соединенный через муфту с колонной насосно-компрессорных труб корпус с концентрично размещенным в нем патрубком, образующим с ним кольцевую полость.
Недостатком данного устройства является то, что оно не предотвращает поглощение промывочной жидкости при очистке перфорационных отверстий фильтра от песчаной пробки. Поэтому, по мере удаления пробки из забоя и очистки фильтра возрастает интенсивность поглощения пластом промывочной жидкости и в дальнейшем прекращается циркуляция и вынос песчаной пульпы на поверхность. При этом происходит осаждение взвешенных частиц песка и грязи в стволе скважины, что приводит тяжелым аварийным ситуациям: прихвату труб, длительному простаиванию скважин в капитальном ремонте. Прекращение промывки из-за поглощения жидкости приводит к тому, что скважина остается неочищенной от пробки и вводится в эксплуатацию с малым дебитом, повышенным содержанием механических примесей в добываемой продукции, что ведет к преждевременному выходу из строя насосного оборудования или простаивает из-за невозможности удаления пробки промывкой.
Известно устройство для промывки песчаных пробок (ав./св. SU №1081334, МПК 7 Е 21 В 21/00, опубл. в бюл. №11 от 23.03.1984 г.), содержащее соединенный через муфту с колонной насосно-компрессорных труб корпус с концентрично размещенным в нем патрубком, образующим с ним кольцевую полость, две эластичные манжеты, установленные в верхней и нижней части корпуса, а соединительная муфта имеет радиальные каналы для сообщения кольцевой полости, образованной корпусом и патрубком, с затрубным пространством.
Недостатками данного устройства является то, что манжеты находятся в постоянном контакте со стенками скважины, в результате чего возникает трение, которое
приводит к постепенному износу манжет в процессе спуска устройства к песчаной пробке, особенно в глубоких скважинах, что приводит к снижению герметичности в процессе промывки песчаной пробки, и как следствие, к увеличению расхода промывочной жидкости в поглощающих скважинах; кроме того, в запарафиненных скважинах в процессе спуска, ввиду плотного контакта, может произойти срыв манжеты, из-за чего снижается эффективность работы устройства.
Наиболее близким по технической сущности является устройство для очистки скважины от песчаной пробки (патент RU №33600, МПК 7 Е 21 В 30/00, 21/00, опубл. в бюл. №30 от 27.10.2003 г.), содержащее патрубок, концентрично установленный в полом корпусе, на котором расположена самоуплотняющаяся манжета, при этом устройство снабжено полой цилиндрической насадкой, соединенной с нижней частью полого корпуса и установочной втулкой, на которой расположена самоуплотняющаяся манжета, а также зажимную гайку, установленную на наружной поверхности полого корпуса, кроме того, полый корпус имеет возможность осевого перемещения на определенную длину (l) относительно установочной втулки, что позволяет создать ограниченную нагрузку при прижатии самоуплотняющейся манжеты к стенкам скважины, также устройство снабжено наконечником, имеющим продольные пазы на наружной поверхности и установленным в верхней части полого корпуса и четырьмя отводами, расположенными радиально в полом корпусе и сообщающими внутреннее пространство заглушенного снизу патрубка с зоной образования песчаной пробки, причем устройство снабжено ограничителем, жестко соединенным с установочной втулкой при помощи тяг, при этом оптимальное расстояние для эффективного размыва песчаной пробки составляет L=0,15÷0,25 метра.
Недостатками данного устройства являются:
- во-первых, сложность конструкции, обусловленная большим количеством узлов и деталей;
- во-вторых, при разгрузке устройства на песчаную пробку тяги могут быть подвержены искривлению или поломке, в связи с чем может быть нарушено оптимальное расстояние для эффективного размыва песчаной пробки, кроме того, воротник самоуплотняющейся манжеты, прижатый наконечником к стенке скважины в процессе работы изнашивается, что может привести к потере герметичности, что в целом снижает надежность работы устройства;
- в третьих, в процессе очистки скважины от песчаной пробки давление промывочной жидкости над и под самоуплотняющейся манжетой примерно равно, в результате чего в скважинах, имеющих низкое пластовое давление происходит поглощение промывочной жидкости пластами и прекращается вынос песчаной пробки на поверхность, что снижает эффективность работу устройства в таких скважинах.
Технической задачей полезной модели является упрощение конструкции устройства, а также повышение надежности и эффективности работы устройства в скважинах, имеющих поглощающие пласты.
Поставленная техническая задача решается устройством для промывки и очистки скважины содержим патрубок, концентрично установленный в полом корпусе, имеющем упор на наружной поверхности, полую цилиндрическую насадку, установленную на нижнем конце полого корпуса, отводы, расположенные в полом корпусе и соединяющие внутреннее пространство заглушенного снизу патрубка с зоной образования песчаной пробки, манжету, наконечник, установленный в верхней части полого корпуса, установочную втулку жестко соединенную с ограничителем.
Новым является то, что манжета установлена на наружной поверхности полого корпуса и выполнена в виде уплотнительного элемента, прижимающегося к стенкам скважины под воздействием на него установочной втулки, жестко соединенной с ограничителем, перемещающихся в осевом направлении относительно полого корпуса в процессе разгрузке устройства на песчаную пробку, при этом сверху на наружной поверхности патрубка концентрично установлен полый шток, имеющий сквозные отверстия и зафиксированный в исходном положении относительно патрубка срезным элементом, при этом патрубок снабжен радиальными отверстиями, ниже которых на наружной поверхности патрубка выполнен фигурный паз в виде чередующихся длинных и коротких участков, причем в фигурном пазе с возможностью перемещения по его участкам при возвратно-поступательном движении полого штока относительно патрубка размещен направляющий палец, жестко соединенный с полым штоком, при этом радиальные отверстия патрубка и сквозные отверстия полого штока в исходном положении герметично отсечены друг от друга, причем снизу полый шток оснащен уплотнительным элементом, изолирующим зону образования песчаной пробки при осевом перемещении полого штока вниз относительно патрубка и совмещением между
собой радиальных отверстий патрубка и сквозных отверстий полого штока, при этом ограничитель выполнен в виде полого цилиндра, снабженного на нижнем конце зубчатой коронкой, а внутри патрубка выше отводов установлен обратный клапан.
На фиг.1 изображено предлагаемое устройство в продольном разрезе.
На фиг.2 изображена развертка фигурного паза.
Устройство для промывки и очистки скважины состоит из патрубка 1 (см. фиг.1), концентрично установленного в полом корпусе 2, имеющем упор 3 на наружной поверхности, полую цилиндрическую насадку 4, установленную на нижнем конце полого корпуса 2, отводы 5, расположенные в полом корпусе 2 и соединяющие внутреннее пространство заглушенного снизу патрубка 1 с зоной образования песчаной пробки (на фиг.1 и 2 не показано). В верхней части полого корпуса 2 жестко установлен наконечник 6. На наружной поверхности полого корпуса 2 между упором 3 и наконечником 6 с возможностью осевого перемещения расположены уплотнительный элемент 7 и установочная втулка 8, снизу жестко соединенная с ограничителем 9, выполненным в виде полого цилиндра, нижний конец которого оснащен зубчатой коронкой 10, при этом оптимальное расстояние, установленное в ходе практических исследований от нижнего конца полой цилиндрической насадки 4 до зоны образования песчаной пробки для эффективного размыва песчаной пробки составляет L=0,15÷0,25 метра.
Уплотнительный элемент 6 имеет возможность прижиматься к стенкам скважины под воздействием на него установочной втулки 8, жестко соединенной с ограничителем 9 при их перемещении в осевом направлении относительно полого корпуса 2 в процессе разгрузки устройства на песчаную пробку. Сверху на наружной поверхности патрубка 1 концентрично установлен полый шток 11, имеющий сквозные отверстия 12 и зафиксированный относительно патрубка срезным элементом 13 в исходном положении.
Патрубок 1 снабжен радиальными отверстиями 14, ниже которых на наружной поверхности патрубка 1 выполнен фигурный паз 15 (см. фиг.2) в виде чередующихся длинных 16 и коротких 17 участков. В фигурном пазе 15 с возможностью перемещения по длинным 16 и коротким 17 участкам при возвратно-поступательном движении полого штока 11 (см. фиг.1) относительно патрубка 1 размещен направляющий палец 18, жестко соединенный с полым штоком 11. Радиальные отверстия 14 патрубка 1 и сквозные отверстия 12 полого штока 11 в исходном положении герметично отсечены друг от друга.
Снизу полый шток 11 оснащен уплотнительным элементом 19, изолирующим зону образования песчаной пробки при осевом перемещении полого штока 11 вниз относительно патрубка 1 и совмещением между собой радиальных отверстий 14 патрубка 1 и сквозных отверстий 12 полого штока 11. Внутри патрубка 1 выше отводов 5 установлен обратный клапан 20.
С целью исключения несанкционированных перетоков жидкости сопряженные поверхности патрубка 1 и полого штока 11 снабжены уплотнительными кольцами 21 и 22.
Устройство работает следующим образом.
Устройство в сборе, как показано на фиг.1, на колонне насосно-компрессорных труб (НКТ) 23 спускают в скважину до взаимодействия зубчатой коронки 10 устройства с песчаной пробкой в скважине (на фиг.1и 2 не показано).
Затем разгружают колонну НКТ 23 на песчаную пробку примерно на 30-40 кН (контроль ведут по индикатору веса, установленному на устье скважины), при этом устройство опускается вниз, относительно остающейся неподвижной установочной втулки 8, жестко соединенной с ограничителем 9. Установочная втулка 8 воздействует снизу на уплотнительный элемент 7, который сжимается, расширяясь радиально, поскольку верхний конец уплотнительного элемента 7 уперт в наконечник 6, жестко установленный на верхнем конце полого корпуса 2. Уплотнительный элемент 7 прижимается к стенкам скважины и герметизирует пространство между устройством и скважиной ниже уплотнительного элемента 7, при этом срезной элемент 13 находится в исходном положении, фиксируя патрубок 1 относительно полого штока 11.
Далее начинают закачивать промывочную жидкость в межколонное пространство скважины (на фиг.1 и 2 не показано). В результате этого поток жидкости сначала попадает в кольцевое пространство между патрубком 1 и полым корпусом 2, откуда через полую цилиндрическую насадку 4 попадает на песчаную пробку, размывая ее. Далее размытая потоком жидкости песчаная пробка в виде водопесчаной смеси (на фиг.1 и 2 не показано) поднимается из зоны образования песчаной пробки и попадает в отводы 5 и далее внутрь патрубка 1, сквозь полый шток 11 и по колонне НКТ 23 выносится на дневную поверхность. По мере размыва песчаной пробки колонну НКТ 23 опускают вниз, а при необходимости (в зависимости от высоты песчаной пробки) наращивают, при этом закачку промывочной жидкости в межколонное пространство скважины продолжают и
следят за тем, чтобы разгрузка колонны НКТ 23 с устройством на песчаную пробку не превышала 30-40 кН. Размыв песчаной пробки продолжается до тех пор, пока визуально не сократится поток вымываемой из скважины водопесчаной смеси или не прекратится циркуляция. Это означает что, песчаная пробка размыта до пласта, который начал поглощать промывочную жидкость и поэтому расход жидкости в устройстве уже не обеспечивает подъем находящейся в колонне НКТ 23 водопесчаной смеси на поверхность.
Для удаления водопесчаной смеси, находящейся в устройстве выше обратного клапана 20 и внутри колонны НКТ 23 и продолжения дальнейшей очистки скважины от песчаной пробки, колонну НКТ 23 разгружают примерно на 50-60 кН, при этом разрушается срезной элемент 13 (заранее рассчитанный на это усилие) и полый шток 11 смещается вниз относительно патрубка 1, а направляющий палец 18 (см. фиг.2), находящийся в исходном положении в верхней части короткого участка 17 фигурного паза 15 смещается вниз в его нижнюю часть. Затем с устья скважины приподнимают колонну НКТ 23 (см. фиг.1) примерно на 1 метр вверх и опускают вниз, в результате направляющий палец 18 (см. фиг.2) из нижней части короткого участка 17 попадает в верхнюю часть длинного участка 16 фигурного паза 15 (при подъеме), а затем (при спуске) из верхней части длинного участка 16 в его нижнюю часть, причем полый шток 11 перемещается вниз относительно патрубка 1 и своим уплотнительным элементом 19 изолирует зону образования песчаной пробки, при этом патрубок 1, концентрично установленный в полом корпусе 2, остается неподвижным относительно полого штока 11 благодаря фиксации устройства зубчатой коронкой 10 (см. фиг.1) ограничителя 9 в размываемой песчаной пробке.
В результате происходит совмещение между собой радиальных отверстий 14 патрубка 1 и сквозных отверстий 12 полого штока 11. Подачей жидкости в межколонное пространство скважины через совмещенные между собой радиальные отверстия 14 патрубка 1 и сквозные отверстия 12 полого штока 11 и далее по внутреннему пространству патрубка 1 выше обратного клапана 20, предотвращающего попадание потока жидкости вниз в зону образования песчаной пробки, и полого штока 11 вверх по колонне НКТ 23 вымывают, находящуюся в колонне НКТ 23 и в устройстве выше обратного клапана 20 водопесчанную смесь на поверхность.
Для продолжения очистки скважины от песчаной пробки приподнимают колонну НКТ 23 вверх примерно на 2 метра и опускают, при этом при подъеме направляющий палец перемещается из нижней части длинного участка 16 (см. фиг.2) фигурного паза 15 в верхнюю часть короткого участка 17, а при спуске направляющий палец 18 перемещается из верхней части короткого участка 17 в его нижнюю часть. В результате полый шток 11 (см. фиг.1) поднимается вверх относительно патрубка 1, а его уплотнительный элемент 19 выходит из контакта с полым корпусом 2, гидравлически связывая межколонное пространство скважины через полый корпус 2 и полую цилиндрическую насадку 4 с зоной образования песчаной пробки.
Далее, очистку скважины от песчаной пробки продолжают, повторяя весь цикл, описанный выше. По окончании очистки скважины от песчаной пробки устройство извлекают из скважины.
Предлагаемое устройство для промывки и очистки скважины имеет простую конструкцию, надежно в работе за счет более прочного ограничителя и более износостойкого уплотнительного элемента, кроме того, оно эффективно в работе, особенно в скважинах, имеющих поглощающие пласты, благодаря отсечению последних, с последующим вымыванием водопесчаной смеси из колонны НКТ, в связи с чем сокращается время на очистку скважины и происходит экономия финансовых и материальных затрат.