УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОЧИСТКИ СКВАЖИНЫ
DEVICE FOR WELL CLEANUP

Изобретение относится к области добычи жидких и газообразных текучих сред из буровых скважин, а именно к устройствам для возбуждения скважин и чистки их от шлама, и может найти применение для разглинизации стенок скважины и удаления из ее призабойной части шлама.
Известно устройство для создания депрессии на пласт и очистки призабойной зоны скважины (а.с. СССР №1017793, Е21В 43/18. БИ №18, 1983), которое опускается в скважину на колонне насосно-компрессорных труб и включает пакер с механизмом создания депрессии, выполненным в виде цилиндра с радиальными отверстиями различного диаметра с обратным клапаном и жестко связанным со стаканом, имеющим отверстия в нижней части, причем внутри цилиндра размещен подпружиненный дифференциальный поршень и втулка. На внутренней поверхности втулки выполнена кольцевая проточка, а между наружной поверхностью средней ступени дифференциального поршня и внутренней поверхностью цилиндра имеется полость, гидравлически сообщаемая посредством радиальных отверстий цилиндра с полостью скважины при опоре стакана на забой. Депрессия в скважине создается за счет перемещения дифференциального поршня под действием давления жидкости в скважине и постепенного открытия радиальных отверстий, выполненных в цилиндре.
Недостатки устройства - небольшая крутизна фронта импульса из-за постепенного открытия радиальных отверстий, а также недостаточная эффективность очистки скважины.
Известно устройство для очистки прискважинной зоны продуктивных пластов нефтяных скважин (пат. РФ №2123577, Е21В 37/00, 43/18, 34/06, БИ №35, II ч., 1998). Устройство содержит закрепленный на геофизическом кабеле блок управления с кабельным наконечником, который соединен с депрессионной и технологическими камерами. В вертикальном канале корпуса, соединенного с депрессионной камерой, установлен обратный клапан, золотниковый клапан, перекрывающий радиальные отверстия и вертикальный канал в корпусе. Депрессионная камера выполнена в виде набора насосно-компрессионных труб с объемом до 30 л, а технологическая камера имеет ограничитель для упора золотникового клапана и находится под корпусом. Обратный клапан выполнен конусной формы и взаимодействует с золотниковым клапаном. В корпусе выполнено седловидное гнездо под обратный клапан. Блок управления в виде ударного стержня взаимодействует с обратным клапаном.
Основными недостатками устройства являются сложность конструкции и малая эффективность очистки прискважинной зоны из-за большой скорости потока среды, попадающего в депрессионную камеру.
Известно устройство для очистки скважин методом имплозии (пат. РФ №2086753, Е21В 37/00, 37/06. БИ №22, II ч., 1997).
Устройство включает имплозийную камеру с геофизическим наконечником. В верхней части имплозийной камеры подвешена грузоштанга на разрушающемся элементе, а в нижней размещен ступенчатый шток со скобой, центрирующей втулкой и стаканом с кулачками. Ступенчатый шток прикреплен к центрирующей втулке с помощью срезных штифтов и имеет возможность взаимодействия с грузоштангой.
Основным недостатком устройства является недостаточная эффективность очистки скважины.
Известен скважинный импульсный источник для воздействия на стенки скважины (патент РФ №2184207, Е21В 28/00, 43/18, 44/25. БИ №18, 2002). Скважинный импульсный источник для воздействия на стенки скважины включает рабочие камеры, затворные устройства и промежуточную камеру, жестко соединенную с двумя цилиндрами, в которых выполнены окна. Источник снабжен двумя отражателями, дифференциальными поршнями, установленными в цилиндрах, и двигателем с двумя выходными валами, расположенными в промежуточной камере. Затворные устройства выполнены с винтами, имеющими различное направление шага резьбы и связанными через фиксаторы с шариковыми затворными устройствами. Источник выполнен так, что объем, длина рабочих камер и расстояние между отражателями обеспечивают возможность возбуждения полуволны давления с отрицательным импульсом, которая воздействует на призабойную зону.
Основным недостатком источника является низкая эффективность очистки скважины из-за его работы только в зоне перфорации.
Наиболее близким к изобретению по технической сущности является устройство для очистки жидкозаполненных скважин (патент RU №2206716. БИ №17, 2003). Устройство для очистки жидкозаполненных скважин включает геофизический наголовник на тросе, рабочую камеру с опорной втулкой, ступенчатый поршень с заглушкой и упорной гайкой, подвижный стакан с шарнирной заслонкой и диффузором. Между опорной втулкой и упорной гайкой расположена деформируемая шайба, а ступенчатый поршень имеет зазор с корпусом рабочей камеры. Подвижный стакан оперт на ограничительную втулку.
Основным недостатком устройства является низкий уровень гидродинамического воздействия на призабойную зону скважины.
Задача изобретения - ускорить процесс очистки скважины от шлама и повысить отдачу продуктивного пласта.
Поставленная задача решена следующим образом. В соответствии с прототипом устройство для очистки скважины, включающее механизм для очистки дна скважины, содержащий корпус с опорной втулкой, установленный внутри корпуса ступенчатый поршень, ступень которого опирается на деформируемую шайбу, поджатую упорной гайкой к опорной втулке, диффузор с расположенной ниже него шарнирной заслонкой, отличается тем, что оно выполнено с возможностью опускания в скважину на насосно-компрессорных трубах и снабжено механизмом воздействия на призабойную зону, выполненным в виде корпуса, в полости которого размещен разрушаемый элемент, а нижний конец заглушен пробкой, при этом корпус механизма воздействия на призабойную зону связан с корпусом механизма очистки дна скважины посредством промежуточного корпуса и втулки, причем промежуточный корпус имеет радиальные окна, выполнен с расточкой, в которой расположен диффузор с шарниром, и промежуточный корпус имеет возможность перемещения совместно с корпусом механизма воздействия на призабойную зону относительно корпуса механизма очистки дна скважины, а разрушаемый элемент расположен ниже радиальных окон промежуточного корпуса.
На фиг.1 показано устройство для воздействия на призобойную зону и очистки скважины, на фиг.2 - узел А, на фиг.3 - узел Б и фиг.4 - узел В.
Устройство включает механизм очистки дна скважины, состоящий из корпуса 1. На нижнем конце корпуса 1 установлена опорная втулка 2, а внутри корпуса 1 помещен поршень 3, состоящий из удлинителя 4 и наконечника 5. На нижнем конце поршня 3 выполнена ступенька, на которую опирается деформируемая шайба 6, поджатая упорной гайкой 7 к опорной втулке 2. На нижнем конце корпуса 1 размещена втулка 8, соединенная с промежуточным корпусом 9.
В расточке промежуточного корпуса 9 размещен диффузор 10, а ниже - заслонка 11.
В промежуточном корпусе 9 выполнены радиальные отверстия 12. Нижняя часть промежуточного корпуса 9 соединена с корпусом 13 механизма очистки призабойной зоны скважины.
Разрушаемый элемент 14 размещен между промежуточным корпусом 9, корпусом 13 и кольцом 15, которое герметизирует корпус 13.
Снизу корпус 13 заглушен пробкой 16. Устройство крепится к колонне насосно-компрессорных труб 17. Механизм воздействия на призабойную зону совместно с промежуточным корпусом 9, с диффузором 10 и втулкой 8 имеет возможность перемещаться вверх по корпусу 1.
Устройство работает следующим образом.
Устройство на колонне насосно-компрессорных труб 17 опускают в скважину до призабойной зоны так, чтобы радиальные окна 12 в промежуточном корпусе 9 совпали с центром призабойной зоны скважины (фиг.1). Затем в межтрубных пространствах повышается давление от насосного агрегата, установленного у устья скважины. Толщина h (фиг.3) разрушаемого элемента 14 предварительно выбрана такой, чтобы нагнетаемое давление превышало гидростатическое давление на 20... 30%, при котором элемент 14 должен быть разрушен. При разрушении элемента 14 шлам вместе с жидкостью из призабойной зоны с большой скоростью через окно 12 в промежуточном корпусе 9 устремляется в полость корпуса 13 ограниченного объема.
В результате возникает удар с отрицательным фронтом давления, которое воздействует на призабойную зону и очищает последнюю от шлама и глинистых частиц в порах продуктивного горизонта.
В дальнейшем насосный агрегат отключают и колонну насосно-компрессорных труб после некоторого перерыва опускаются на дно скважины.
Заглушка 16 механизма очистки призабойной зоны опирается на дно скважины и под действием веса насосно-компрессорных труб 17, совместно с промежутчным корпусом 9, диффузором 10 и втулкой 8 перемещается на корпус 1.
Диффузор 10 воздействует на упорную гайку 7, которая опирается на деформируемую шайбу 6 и сжимает последнюю относительно опорной гайки 2.
Прочность деформируемой шайбы 6 (фиг.2) на 50…70% превышает прочность разрушаемого элемента 14, чтобы не было досрочного срабатывания механизма для очистки дна скважины.
Освобождается поршень 3, который вместе с удлинителем 4 и наконечником 5 начинает перемещаться в корпусе 1 под воздействием гидростатического давления в скважине. Шлам вместе с жидкостью, находящейся в межтрубном пространстве, открывает заслонку 11 и перетекает в подпоршневое пространство с относительно небольшой скоростью, пока поршень 3 не остановится. При этом заслонка 11 закроется и шлам вместе с жидкостью останется между поршнем 3 и заслонкой в корпусе 1 и колонне насосно-компрессорных труб 17.
В дальнейшем колонна поднимается и шлам вместе с жидкостью удаляется из подпоршневого пространства устройства.
Таким образом, за один цикл опускания и подъема насосно-компрессорных труб производится очистка призабойной зоны и дна скважины. Это позволяет более эффективно проводить работы по воздействию на призабойную зону и очистке скважины от шлама.