Насадка гидромониторная

Полезная модель относится к области нефтегазодобычи, а именно скважинному инструменту для колтюбинговых установок. Полезная модель предназначена для промывки скважины, вымыва проппанта из скважины после проведения гидравлического разрыва пласта (ГРП), а также размыва песчаных, песчано-глинистых и гидратно-парафиновых пробок в колоннах насосно-компрессорных труб и обеспечивает высокоэффективную и бесперебойную промывку скважины.
Известно гидроударное устройство, (патент РФ на изобретение №2550119 С1, кл. Е21В 37/00 (2006.01), опубл. 10.05.2015). Известное решение относится к устройствам для разрушения и удаления песчано-глинистых и мостовых пробок в осевом канале лифтовой колонны труб и стволе скважины. Известное устройство состоит из корпуса, соединительного патрубка, седла с продольными пазами и дроссельным каналом, толкателя с перфорированной клеткой с седлом и шаровым клапаном внутри, кольцевого поршня с полым штоком, гайки. Между полым штоком и стаканом сформирована кольцевая камера, гидравлически связанная циркуляционным отверстием с кольцевым каналом между стаканом и корпусом, и, через дроссельный канал в теле седла, с осевым каналом удлинителя. Кольцевой поршень жестко связан с толкателем, снабженным переходной муфтой с перфорированной клеткой внутри, установленной свободно с возможностью взаимодействия торцовым клапаном на внешней стороне с опорной поверхностью в соединительном патрубке, жестко связанным с корпусом через удлинитель. Гайка связана со стаканом и образует подвижное соединение с полым штоком. Шток жестко связан с кольцевым поршнем. Площадь кольцевого поршня со стороны кольцевой камеры принята меньшей, чем площадь кольцевого поршня при его посадке на седло. Устройство обеспечивает возможность оптимизации осевой нагрузки от перепада давления на сечение перфорированной клетки и площадь сечения кольцевого поршня за счет передачи перепада давления на кольцевой поршень снизу, со стороны кольцевой камеры, гидравлически связанной с осевым каналом удлинителя. К недостаткам конструкции следует отнести сложность конструкции в изготовлении, монтаже и эксплуатации.
Наиболее близким решением к предлагаемой полезной модели является известная насадка размывочная типа HP (http://bittehnika.ru/upload/iblock/2ea/2ea9d368a105a1a0a34255c5557bf14f.pdf, НПП «РосТЭКтехнологии» найдено 19.10 2017) предназначена для промывки скважины, вымыва проппанта из скважины после проведения ГРП, а также размыва песчаных и гидратно-парафиновых пробок в колоннах насосно-компрессорных труб. Насадка размывочная представляет собой корпус, изготовленный из легированной стали. В верхней части насадки выполнена муфтовая присоединительная резьба. В насадке выполнен промывочный канал для прохода промывочной жидкости. Работа известного решения основана на создании направленной струи жидкости, выходящей из отверстий пера с высокой скоростью и под высоким давлением, способной разрушать встречную поверхность препятствия. Недостаток известной насадки заключается в невысокой ее эффективности, так как насадка имеет постоянный эффективный диаметр суммарной гидромониторной струи на отложения, скапливающиеся в скважине.
Задачей предлагаемой полезной модели является создание гидромониторной насадки для промывки скважины и размыва песчаных, песчано-глинистых и гидратно-парафиновых пробок в колоннах насосно-компрессорных труб, обеспечивающей высокоэффективную и бесперебойную промывку скважины.
Технический результат, достигаемый предлагаемой насадкой, заключается в упрощении конструкции и повышении эффективности ее работы.
Насадка гидромониторная выполнена из монолитного корпуса, внутренняя часть которого образована трехступенчатой цилиндрической полостью разного диаметра, предназначенной для прохода промывочной жидкости. В нижней части полости корпуса меньшего диаметра размещен поршень, содержащий промывочный канал. Нижняя часть штока поршня выполнена под углом к горизонтали. В верхней части полости корпуса меньшего диаметра размещена упорная шайба, ограничивающая движение поршня внутри корпуса. На боковой поверхности нижней части корпуса имеются, по меньшей мере, три отверстия, расположенные под углом 45° к оси корпуса.
Сущность полезной модели поясняется чертежами. На фиг. 1 схематично представлена конструкция корпуса насадки гидромониторной. На фиг. 2 показана гидромониторная насадка в сборе при нахождении в двух рабочих положениях поршня. На фиг. 2а) поршень находится в нижнем положении, при котором широкая часть поршня расположена ниже уровня тангенциальных отверстий и нисходящий поток промывочного агента формирует поток как через нижний промывочный канал поршня, так и через тангенциальные отверстия. На фиг. 2б) поршень находится в поднятом положении (верхнее положение поршня), в котором широкая часть поршня перекрывает тангенциальные отверстия и промывочный агент формирует только одну струю через нижний промывочный канал поршня. На фиг. 3 приведен пример технологической схемы промывки скважины пенной системой с использованием гидромониторной насадки и колтюбинговой установки.
Насадка гидромониторная (см. фиг. 2) состоит из корпуса (1), внутренняя часть которого образована трехступенчатой цилиндрической полостью разного диаметра. В полости корпуса меньшего диаметра размещен поршень (2), в котором имеется промывочный канал, нижняя часть штока поршня выполнена под углом к горизонтали и с возможностью перемещения вдоль вертикальной оси корпуса. В верхней части полости корпуса меньшего диаметра размещена упорная шайба (3), ограничивающая движение поршня внутри корпуса, на боковой поверхности которого имеются, по меньшей мере, три тангенциальные отверстия (4), расположенные под углом 45° к оси корпуса. Поршень перемещается внутри полости корпуса меньшего диаметра с возможностью перекрытия тангенциальных отверстий. Центральная часть корпуса снабжена присоединительной резьбой.
На фиг. 2 а) и б) представлены два положения поршня насадки. При положении выдвинутого поршня (фиг. 2а) (нижнее положение поршня) широкая часть поршня расположена ниже уровня тангенциальных отверстий (4), и нисходящий поток промывочного агента формирует поток как через нижний промывочный канал штока поршня, так и через тангенциальные отверстия. При поднятом положении поршня (фиг. 2б) (верхнее положение поршня) широкая часть поршня перекрывает тангенциальные отверстия, и промывочный агент формирует только одну струю через нижний промывочный канал штока поршня.
Насадка гидромониторная может быть использована в составе технологической схемы (фиг. 3) для промывки скважины пенной системой с применением колтюбинговой установки для осуществления процесса освоения и запуска скважины в эксплуатацию. В состав технологической схемы входят: цементировочный агрегат ЦА-320 - (5); предназначенный для нагнетания рабочих жидкостей при цементировании скважин в процессе бурения и капитального ремонта, а также при проведении других промывочно-продавочных работ на нефтяных и газовых скважинах, емкость с пенообразующей жидкостью (6); сепаратор (7), связанный с бустерной установкой (8) и промывочная насадка гидромониторная (10), закрепленная с помощью муфтовой присоединительной резьбы на окончании гибкой трубы установки колтюбинга (11), спущенной до уровня образования проппантовой пробки (9).
Работа насадки осуществляется следующим образом.
При продувке скважины газом высокого давления с использованием бустерной установки и периодической подачи пенообразующей жидкости (ПОЖ), поступающей вместе с газом от сепаратора в эжектор (12) по 50-60 л получают ее циркуляцию и приступают к углублению и промывке проппантовой пробки по 5 м с последующей проработкой интервала. Интервал углубления (около 5 м) выбирают исходя из опыта промывки глинисто-песчаных пробок.
Уменьшение эквивалентного гидравлического радиуса при поднятом положении поршня при использовании насадки гидромониторной усиливает поток через нижний промывочный канал штока поршня, и, тем самым, приводит к увеличению скорости потока, а следовательно, к повышающей способности разрушения глинисто-песчаных и проппантовых пробок в стволе скважины.
При промывке в свободном стволе скважины поршень находится в нижнем положении и обеспечивает как нисходящий поток через центральный промывочный канал, так и восходящий поток через боковые отверстия.
При спуске колонны непрерывных гибких труб (КНГТ) и достижении проппантовой пробки (9) поршень перемещается в верхнее положение. Боковые отверстия (4) перекрываются, и весь поток промывочной системы проходит через центральный промывочный канал. За счет уменьшения эквивалентного гидравлического диаметра насадки увеличивается скорость струи и повышается ее размывающая способность. По мере размывания пробки поршень перемещается в нижнее положение, открываются боковые отверстия и восходящим потоком из ствола вымываются результаты разрушения проппантовой пробки. При дальнейшем спуске КНГТ процесс разрушения пробки повторяется до заданной глубины - обычно до глубины искусственного забоя.
Предлагаемая насадка гидромониторная обеспечивает эффективный вымыв, вынос песка с забоя скважины за счет вихревого потока промывочной жидкости через тангенциальные каналы на теле насадки, а также создает мощный поток через центральный промывочный канал при утыкании штока поршня в осевший песок.
Таким образом, с помощью предлагаемой полезной модели достигается технический результат - повышение эффективности очистки забоя скважины посредством центрального канала гидронасадки, а также создания тангенциальных струй, которые вихреобразно распространяются от забоя скважины, поднимая взвесь песка к устью скважины. Особенностью предлагаемой полезной модели является и то, что в случае утыкания центрального канала в песчаную пробку происходит перекрывание тангенциальных каналов из-за перемещения поршня центрального канала против подачи гидромониторной насадки, вследствие чего промывочная жидкость начинает истекать только из центрального канала.