УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОЧИСТКИ СКВАЖИНЫ

Полезная модель относится к нефтедобывающей промышленности и может быть использована в качестве оборудования для очистки призабойной зоны пласта и забоя скважин от шлама и других трудноизвлекаемых отложений, в том числе в скважинах с низким пластовым давлением и высокой приемистотью.
Известно устройство для очистки скважины (патент RU №2068079, МКИ Е 21 В 37/00, 21/00, опубл. Бюл. №29 за 20.10.96 г.), содержащее полый шток с кольцевым выступом и установленными на нем сбивным клапаном и пружиной сжатия, корпус с обратным клапаном, соединенный с хвостовиком и пакером, причем шток и хвостовик выполнены с радиальными каналами, срезные и уплотнительные элементы.
Недостатком устройства является невозможность достижения многократных импульсов депрессии, что снижает эффективность очистки призабойной зоны пласта, а также невозможность разрушения и извлечения шламовых пробок с забоя скважины.
Наиболее близким по технической сущности является устройство для очистки скважины (патент RU №2186947, МКИ Е 21 В 37/00, опубл. Бюл. №22 за 10.08.2002 г.), содержащее полый шток с кольцевым выступом и радиальными каналами, в исходном положении перекрытыми втулкой, корпус с обратным клапаном, соединенный с хвостовиком, пакер, сбивной клапан и уплотнительные элементы.
Недостатком устройства является низкая надежность работы, поскольку персоналу, работающему с устройством, для обеспечения цикличности депрессионного воздействия требуется за несколько секунд сориентироваться с расчетной высотой приподъема колонны труб и за это же время произвести подъем колонны труб на заданную высоту. При этом если подъем окажется меньше расчетной величины, то депрессионное воздействие не прервется, а если подъем колонны труб окажется выше расчетной величины, произойдет выход штока
из конуса и прекращение депрессионного воздействия, поскольку для смещения втулки и открытия отверстий необходимо, чтобы шток снова вошел в ответное отверстие конуса, что практически невозможно. Кроме того, устройство не позволяет разрушать шламовые пробки на забое скважины.
Технической задачей полезной модели является расширение функциональных возможностей устройства за счет возможности разрушения и извлечения с забоя шламовых пробок, повышение надежности работы за счет упрощения производимых на скважине операций при создании многоимпульсного депрессионного воздействия на призабойную зону скважины и пласта.
Указанная техническая задача решается предлагаемым устройством, содержащим связанный с колонной труб полый шток с кольцевым выступом и радиальными каналами, втулку, перекрывающую радиальные каналы полого штока в исходном положении, пакер, сбивной клапан, корпус с обратным клапаном и уплотнительные элементы.
Новым является то, что корпус оснащен упорами, между которыми помещен кольцевой выступ полого штока, соединенного с корпусом с возможностью только осевого перемещения относительно корпуса, втулка жестко соединена с корпусом и снабжена радиальными каналами, совмещающимися с радиальными каналами полого штока только в середине его осевого перемещения относительно корпуса, пакер, выполненный в виде самоуплотняющейся манжеты, расположен выше корпуса и ниже сбивного клапана, в нижней части полого штока и в верхней части корпуса размещены сливные клапаны, а под обратным клапаном корпуса установлен рабочий наконечник.
На Фиг.1 показано продольное сечение устройства в исходном положении; на Фиг.2 - сечение А-А сопряжения верхней части штока и верхнего упора на Фиг.1; на Фиг.3 - устройство в середине перемещения штока относительно корпуса (в рабочем положении); на Фиг.4 - устройство в конечном положении, когда кольцевой выступ штока взаимодействует с нижним упором корпуса.
Устройство (см. Фиг.1) содержит связанный с колонной труб 1 полый шток 2 с кольцевым выступом 3 и радиальными каналами 4, втулку 5, перекрывающую радиальные каналы 4 полого штока 2 в исходном положении, пакер 6,
сбивной клапан 7, корпус 8 с обратным клапаном 9 и уплотнительные элементы 10, исключающие несанкционированные перетоки жидкости.
Корпус 8 оснащен упорами 11 и 12, между которыми помещен кольцевой выступ 3 полого штока 2. Полый шток 2 соединен с корпусом 8 с возможностью осевого перемещения без проворота относительно него, что достигается выполнением наружной поверхности сечения верхней части 13 полого штока 2, расположенной выше кольцевого выступа 3 и сопрягаемой с ней внутренней поверхности сечения отверстия упора 11, например, в виде многогранников (см. Фиг.2). Втулка 5 (см. Фиг.1) жестко соединена с корпусом 8 и снабжена радиальными каналами 14, совмещающимися с радиальными каналами 4 полого штока 2 (см. Фиг.3) только в середине его осевого перемещения относительно корпуса 8. Пакер 6 (см. Фиг.1), выполненный в виде самоуплотняющейся манжеты, расположен выше корпуса 8 и ниже сбивного клапана 7. В нижней части полого штока 5 помещен сливной клапан 15, в верхней части корпуса 8 ниже упора 12 помещен сливной клапан 16, а под обратным клапаном 9 корпуса 8 установлен рабочий наконечник 17.
Устройство работает следующим образом.
Устройство в исходном положении на колонне труб 1 опускается в скважину 18, при этом кольцевой выступ 3 полого штока 2 взаимодействует с упором 11 корпуса 8, втулка 5 перекрывает радиальные каналы 4. Полость 19 колонны труб 1 находится под атмосферным давлением и является депрессионной камерой. В таком положении устройство опускается до забоя 20 скважины 18. Корпус 8 рабочим наконечником 17 упирается на забой 20, а связанный с колонной труб 1 полый шток 2 продолжает перемещение вниз относительно корпуса 8 и жестко связанной с ним втулки 5. В середине перемещения (см. Фиг.3) полого штока 2 относительно втулки 5 радиальные каналы 4 полого штока 2 совмещаются с радиальными каналами 14 втулки 5. При этом полость 19 колонны труб 1 сообщается с полостью 21 корпуса 8. Происходит импульсное депрессионное воздействие на призабойную зону 22 скважины 18 и пласта (не показан), поскольку давление столба жидкости в скважине 18 принимает пакер 6, размещенный выше пласта, а давление в полости 19 колонны труб 1 равно атмосферному.
При этом шлам, находящийся на забое через открывшийся обратный клапан 9 высокоскоростным потоком жидкости увлекается в полость 21 корпуса 8.
При дальнейшем перемещении (см. Фиг.4) полого штока 2 вниз относительно корпуса 8 до упора 12 радиальные каналы 4 полого штока 2 снова перекрываются втулкой 5. Полость 19 колонны труб 1 отсекается от полости 21 корпуса 8. Импульс депрессионного воздействия прекращается. Обратный клапан 9 закрывается, препятствуя выходу шлама из полости 21 корпуса 8. Кольцевой выступ 3 полого штока 2 взаимодействует с упором 12 корпуса 8, при этом рабочий наконечник 17 под действием веса колонны труб 1 внедряется в шламовую пробку (не показана) и разрушает ее.
Для создания следующего импульса депрессионного воздействия колонну труб 1 приподнимают. При этом связанный с колонной труб 1 полый шток 2 перемещается вверх относительно корпуса 8. Радиальные каналы 4 полого штока 2 снова совмещаются с радиальными каналами 14 втулки 5 (см. Фиг.3). Происходит очередное депрессионное воздействие на призабойную зону 22 скважины 18 и пласта, а частицы разрушающейся шламовой пробки высокоскоростным потоком жидкости через открывшийся обратный клапан 9 увлекаются в полость 21 корпуса 8.
При дальнейшем подъеме полый шток 2 возвращается в исходное положение (см. Фиг.1) относительно корпуса 8, полость 19 колонны труб 1 вновь отсекается от полости 21 корпуса 8. Обратный клапан 9 закрывается. Устройство готово к следующему импульсу депрессионного воздействия.
Выполнение наружной поверхности сечения верхней части 13 полого штока 2, расположенной выше кольцевого выступа 3, и сопрягаемой с ней внутренней поверхности сечения отверстия упора 11 в виде многогранника, (см.фиг.2) позволяет, вращая на устье колонну труб 1, вращать рабочий инструмент 17, что увеличивает скорость разрушения шламовых пробок.
Далее циклы повторяются.
Циклическое депрессионное воздействие на призабойную зону пласта и очистка забоя скважины ведется до тех пор, пока давление в колонне труб не сравняется с давлением под пакером. Шлам, удаленный с забоя скважины, находится
в полости 21 корпуса 8 и удерживается там закрытым обратным клапаном 2.
Перед подъемом устройства (см. Фиг.1) в колонну труб сбрасывают груз (не показан) и разрушают сбивной клапан 7. Затем производят подъем устройства.
При подъеме устройства жидкость, находящаяся в затрубном пространстве 23 над пакером 6, перетекает через разрушенный сбивной клапан 7 в полость 19 колонны труб 1. Давление жидкости в полости 19 колонны труб 1 превысит давление жидкости в затрубном пространстве 22 под пакером 6, при этом откроются сливные клапаны 15 и 16. Жидкость из полости 19 колонны труб 1 перетечет в полость 22 скважины 18, а шлам, находящийся в полости 21 корпусе 8, извлекается на поверхность.
Во время приподъемов колонны труб 1 пакер 6, выполненный в виде самоуплотняющегося элемента, работает как сваб по эксплуатационной колонне скважины, плавно снижая давление в призабойной зоне скважины. Снижение давления приводит к дренированию жидкости из пласта в скважину, что является дополнительным воздействием на призабойную зону пласта, повышающим эффективность очистки призабойной зоны пласта.
Степень депрессионного воздействия на пласт, создаваемого устройством, может регулироваться путем изменения расстояния расположения пакера 6 на колонне труб 1 относительно интервала перфорации. Чем ближе пакер 6 будет расположен к интервалу перфорации, тем сильнее степень депрессионного воздействия на пласт. Таким образом, в зависимости от свойств и состояния коллекторов скважин, можно подобрать индивидуально для каждой скважины наиболее эффективный режим воздействия.
Отсутствие срезных элементов снижает время и трудоемкость подготовки устройства к работе, поскольку отсутствует необходимость извлечения остатков разрушенных элементов, подготовки отверстий и установки новых срезных элементов. Подготовка к работе заключается в замене разрушенного сбивного клапана 7 и опорожнении полости 21 корпуса 8 устройства от шлама.
Конструкция устройства позволяет за однократный спуск в скважину производить многократное импульсное депрессионное воздействие на призабойную
зону скважины и пласта и одновременно с этим разрушать шламовые пробки и очищать забой от шлама. Значительно упрощаются операции по созданию импульсов депрессионного воздействия, поскольку для этого требуется лишь опускать устройство до упора на забой и приподнимать его на некоторую высоту, что снижает трудоемкость и облегчает ведение работ.
Использование предлагаемого устройства для очистки скважины позволяет силами одной бригады ПРС за однократный спуск устройства произвести целый комплекс работ: очистку забоя скважины, разрушение и удаление шламовой пробки, очистку призабойной зоны пласта депрессионными импульсами и дренированием жидкости из пласта в скважину, что повышает эффективность очистки скважины и снижает стоимость производимых работ.