УСТРОЙСТВО ДЕПРЕССИОННОЙ ОЧИСТКИ ЗАБОЯ СКВАЖИН

Предложение относится к нефтегазодобывающей промышленности и может быть использовано в качестве технологического оборудования для очистки забоя скважин от шлама, песка, парафина и других посторонних и трудно извлекаемых отложений.
Известно устройство для очистки забоя скважины (авторское свидетельство SU №2099506 МПК 7 Е 21 В 37/00 опубл. Бюл. №22, 1995 г.), содержащее корпус с депрессионной камерой и клапаном-заглушкой, шламоприемную камеру, камеру с разделительным поршнем, ударным штоком со срезным штифтами, выдвижным фиксатором поршня.
Недостатками данного устройства являются:
- во-первых, низкая наполняемость шламоприемной камеры продуктами очистки скважины из-за влияния напора столба жидкости в эксплуатационной колонне, в связи с чем, снижается эффективность работы устройства.
- во-вторых, устройство не обеспечивает в условиях глубоких скважин защиту обсадных труб и цементного кольца в заколонном пространстве от гидроудара в момент создания депрессии в зоне очистки, в следствии чего, при разрушении цементного кольца ослабляется крепление ствола скважины, что приводит к осложнениям, например заколонным перетокам жидкости и загрязнению пресноводных горизонтов.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство депрессионной очистки забоя скважин (патент RU №2213847 МПК 7 Е 21 В 37/00 опубл. Бюл. №28 от 2003 г.), включающее депрессионную камеру с разделительным поршнем, гидравлически связанную с шламоприемной камерой, и средством перекрытия, выполненным в виде клапана-затвора, размещенного в нижней ее части, при этом оно снабжено устройством гидродинамического воздействия, выполненным в виде диффузора-конфуэора и эластичного шара, установленного между разделительным поршнем, выполненным дифференциальным, и шламоприемной камерой с торцевой приемной частью, выполненной в виде трубного паука, при этом выше разделительного поршня, дополнительно, встроен клапан-пробка для сообщения внутренней полости насосно-компрессорных труб с затрубным пространством скважины при извлечении устройства на поверхность.
Недостатками данного устройства являются:
- во-первых, отсутствие фильтра на приеме в шламоприемную камеру может привести к засорению решетки устройства гидродинамического воздействия, чем
создается препятствие дополнительному выносу продуктов кольматации с забоя скважины, кроме того, перед подъемом устройства на поверхность оно не обеспечивает удаление из депрессионной и шламоприемной камер продуктов очистки с забоя скважины, в связи с чем, создаются дополнительные нагрузки на грузоподъемный агрегат, ведущие к снижению скорости подъема устройства, а также повышается вероятность поломки одного или сразу нескольких элементов компоновки оборудования. При большой депрессии на пласт возможно «залипание» эластичного шара в проходном канале устройства гидродинамического воздействия. Все вышеотмеченные факторы снижают надежность работы устройства по депрессионной очистке забоя скважины;
- во-вторых, по мере излечения устройства на поверхность и удаления из депрессионной и шламоприемной камер продуктов очистки с забоя загрязняется устье скважины, что ведет к нарушению экологических требований;
- в-третьих, сложность контроля проводимых технологических операций при депрессионной очистке забоя скважины, кроме того, в процессе работы пласт не защищен от продуктов очистки и гидроудар, возникающий в момент создания депрессии в зоне очистки забоя скважины, сопровождающийся резким скачком давления может привести к нарушению целостности пласта и снижению его коллекторских свойств.
Задачей полезной модели является повышение надежности работы устройства за счет вымывания продуктов очистки перед подъемом устройства на поверхность с возможностью контроля проводимых технологических операций, повышение экологичности, а также сохранения коллекторских свойств пласта путем исключения попадания в него продуктов очистки с забоя скважины.
Поставленная задача решается предлагаемым устройством депрессионной очистки забоя скважин, включающим депрессионную камеру с разделительным поршнем, гидравлически связанную с шламоприемной камерой через устройство гидродинамического воздействия, клапана-затвор, размещенный в нижней части шламоприемной камеры, нижняя торцевая приемная часть которой выполнена в виде трубного паука, при этом выше разделительного поршня, дополнительно, встроен клапан-пробка для сообщения внутренней полости насосно-компрессорных труб с затрубным пространством при извлечении устройства на поверхность.
Новым является то, что верхняя часть разделительного поршня оснащена переводником, соединенным с колонной насосно-компрессорных труб, а нижняя часть установлена в депрессионную камеру, относительно которой в транспортном положении зафиксирован срезными элементами, с возможностью ограниченного только осевого перемещения вниз, причем устройство гидродинамического воздействия выполнено в
виде подвижной втулки, жестко установленной на нижнем конце депрессионной камеры и седла, соединенного с верхним концом шламоприемной камеры, при этом подвижная втулка снабжена сквозными вертикальными пазами на боковой поверхности и дросселирующим отверстием на торце, причем боковая поверхность подвижной втулки находится во взаимодействии с седлом, в котором перекрыты сквозные вертикальные пазы подвижной втулки в транспортном положении, при этом депрессионная камера и шламоприемная камера выполнены с возможностью сближения при вращении относительно друг друга, шламоприемная камера снаружи оснащена сверху вниз пакерующим и фиксирующим механизмами, причем пакерующий механизм выполнен в виде верхнего упора с радиальными каналами, эластичной манжеты и конусного нижнего упора, выполненными с возможностью ограниченного перемещения вверх относительно шламоприемной камеры, а фиксирующий механизм выполнен в виде втулки с пружинными центраторами и подпружиненными внутрь плашками выполненными с возможностью взаимодействия с конусным нижним упором пакерующего механизма, при этом нижняя торцевая приемная часть дополнительно ниже клапана-затвора оснанащена изнутри ловильными перьями, выполнена с возможностью взаимодействия с забоем без вращения и сближения с шламоприемной камерой при относительном вращении относительно друг друга, причем шламоприемная камера дополнительно оснащена перекрытыми в транспортном положении верхним упором радиальными отверстиями, которые выполнены с возможностью совмещения с радиальными каналами верхнего упора, при этом верхний упор пакерующего механизма и втулка фиксирующего механизма зафиксированы в транспортном положении относительно шламоприемной камеры срезными соответственно верхними и нижними винтами а клапан-пробка выполнен в виде сбивного клапана.
На фигуре 1 изображена верхняя часть устройства депрессионной очистки забоя скважин в продольном разрезе.
На фигуре 2 изображена нижняя часть устройства депрессионной очистки забоя скважин в продольном разрезе.
Устройство состоит из депрессионной камеры 1 (см. фиг.1) с разделительным поршнем 2, устройства гидродинамического воздействия 3, гидравлически связанного посредством соединительной муфты 4 с шламоприемной камерой 5, клапана-затвора 6, размещенного в нижней части шламоприемной камеры 5.
Верхняя часть разделительного поршня 2 оснащена переводником 7, который соединен с колонной насосно-компрессорных труб (НКТ) 8, а нижняя часть - оснащена окнами 9 и установлена в депрессионную камеру 1, относительно которой в транспортном
положении разделительный поршень 2 зафиксирован срезными элементами 10 с возможностью ограниченного только осевого перемещения вниз благодаря пальцу 11, жестко зафиксированному в депрессионной камере 1 и размещенному в вертикальном пазу 12, выполненном на наружной поверхности разделительного поршня 2. Кроме того, в транспортном положении окна 9 разделительного поршня 2 перекрыты депрессионной камерой 1 герметично посредством уплотнительных элементов 13. Депрессионная камера 1 соединена с устройством гидродинамического воздействия 3 с помощью муфты 14.
Устройство гидродинамического воздействия 3 выполнено в виде подвижной втулки 15, жестко установленной на нижнем конце депрессионной камеры 1 и седла 16, соединенного с верхним концом шламоприемной камеры 5. Подвижная втулка 15 снабжена сквозными вертикальными пазами 17 на боковой поверхности 18 и дросселирующим отверстием 19 диаметром - d на торце, причем боковая поверхность 18 подвижной втулки 15 находится во взаимодействии с седлом 16, в котором перекрыты сквозные вертикальные пазы 17 подвижной втулки 15 в транспортом положении.
Депрессионная 1 и шламоприемная 5 камеры выполнены с возможностью сближения при вращении относительно друг друга. Шламоприемная камера 5 снаружи оснащена сверху вниз пакерующим 20 (см. фиг.2) и фиксирующим 21 механизмами.
Пакерующий механизм 20 выполнен в виде верхнего упора 22 с радиальными каналами 23, эластичной манжеты 24 и конусного нижнего упора 25, выполненными с возможностью ограниченного перемещения вверх относительно шламоприемной камеры 5. Фиксирующий механизм 21 выполнен в виде втулки 26 с пружинными центраторами 27 и подпружиненными внутрь плашками 28, выполненными с возможностью взаимодействия с конусным нижним упором 25 пакерующего механизма 20.
Нижняя торцевая приемная часть 29 шламоприемной камеры 5 выполнена в виде трубного паука, и свинчена с последней посредством переходника 30.
Нижняя торцевая приемная часть 29 оснащена изнутри ловильными перьями 31 и выполнена с возможностью взаимодействия с забоем 32 без вращения и сближения с шламоприемной камерой 5 при относительном вращении относительно друг друга.
Шламоприемная камера 5 дополнительно оснащена перекрытыми в транспортном положении верхним упором 22 радиальными отверстиями 33, которые выполнены с возможностью совмещения с радиальными каналами 23 верхнего упора 22.
Верхний упор 22 пакерующего механизма 20 и втулка 26 фиксирующего механизма 21 зафиксированы в транспортном положении относительно шламоприемной камеры 5 срезными соответственно верхними 34 и нижними 35 винтами.
Выше разделительного поршня 2 (см. фиг.1), дополнительно, встроен клапан-пробка 36 выполненный в виде сбивного клапана для сообщения внутренней полости колонны НКТ 8 с затрубным пространством при извлечении устройства на поверхность.
Устройство депрессионной очистки забоя скважин работает следующим образом.
Устройство посредством переводника 7 (см. фиг.1) соединяют с колонной НКТ 8 и в сборе (см. фигуры 1 и 2) спускают в скважину до упора на забой 32. После чего создают осевую нагрузку вниз, разгрузкой колонну НКТ 8 на забой на 30-40 кН, при этом разрушается срезной элемент 10 и разделительный поршень 2 (см. фиг.1) смещается вниз, а палец 11 жестко зафиксированный в депрессионной камере 1 перемещается вверх по вертикальному пазу 12 разделительного поршня 2 до упора в верхний конец вертикального паза 12. После этого устройство полностью разгружают на забой 32 (см. фиг.2). Это контролируется визуально на устье скважины по изменению показаний индикатора (на фигурах 1 и 2 не показано), при этом происходит падение показаний индикатора веса до нуля и смещение вниз колонны НКТ 8. В результате происходит сообщение депрессионной 2 и шламоприемной 5 камер (см. фиг.1) посредством устройства гидродинамического воздействия 3.
Под действием перепада давления над и под разделительным поршнем 2 в депрессионной камере 1 происходит имплозионный эффект и начинается всасывание через нижнюю торцевую приемная часть 29, выполненную в виде трубного паука (см. фиг.2) в шламоприемную камеру 5 отложений (шлам, песок) с забоя 32 скважины. Под их напором клапан-затвор 6 открывается и отложения с забоя 32 заполняют шламоприемную камеру 5, при этом более крупные из них с целью предотвращения «забивания» проходного канала устройства гидродинамического воздействия 3 отфильтровываются ловильными перьями 31, установленными изнутри нижней торцевой приемной части 29.
Размещенное между разделительным поршнем 2 и шламоприемной камерой 5 устройство гидродинамического воздействия 3, выполненное в виде подвижной втулки 15, жестко установленной на нижнем конце депрессионной камеры 1 и седла 16, соединенного с верхним концом шламоприемной камеры 5, благодаря дросселирующему отверстию 19 диаметром - d на торце подвижной втулки 15 создает «дросселирующий эффект», способствующий равномерному выносу отложений с забоя 32, при этом сквозные вертикальные пазы 17, выполненные на боковой поверхности 18 подвижной втулки 15 перекрыты седлом 16.
По окончанию депрессионной очистки, давления в депрессионной 1 и шламоприемной 5 камерах выравниваются, причем время депрессионной очистки от
отложений с забоя 32 (см. фиг.2) определяется опытным путем и зависит от глубины спуска устройства и степени загрязненности забоя скважины.
Затем приподнимают устройство с забоя на 3-5 метра, при этом клапан-затвор 6 закрывается, исключая обратное выпадение отложений находящихся в шламоприемной камере 3 на забой 32. О наличие в устройстве скважинной жидкости и отложений в шламоприемной камере 5 свидетельствует превышение показаний индикатора веса, расположенного на устье скважины над первоначальным весом, то есть веса устройства с колонной НКТ8 перед разгрузкой на забой 32.
Устройство вновь полностью разгружают на забой скважины, после чего начинают вращать колонну НКТ 8 с устья скважины (на фиг.1 и 2 не показано) по часовой стрелке, при этом колонна НКТ 8 (см. фиг.1) передает вращающий момент на верхнюю часть устройства благодаря пальцу 11, находящемуся в вертикальном пазу 12 разделительного поршня 2. В результате колонна НКТ 8 и верхняя часть устройства, включая муфту 14, вращаются, и по наружной резьбе 37 устройства гидродинамического воздействия 3 опускаются вниз, сжимая ее пружину 15. Вращение колонны НКТ 8 продолжают до тех пор, пока не закончится наружная резьба 37. В результате сквозные вертикальные пазы 17 подвижной втулки 15 устройства гидродинамического воздействия 3 перекрытые в транспортом положении седлом 16 выйдут из него и полностью откроются.
Вращение колонны НКТ 8 с устья скважины (на фиг.1 и 2 не показано) по часовой стрелке продолжают, в результате колонна НКТ 8 вместе с устройством за исключением фиксирующего механизма 21 (см. фиг2) и нижней торцевой приемной части 29 шламоприемной камеры 3 с переходником 30 вращаются и по наружной резьбе 38 шламоприемной камеры 5 опускаются вниз, при этом происходит разрушение нижнего винта 35 фиксирующего в транспортном положении втулку 26 относительно шламоприемной камеры 5. Вращение колонны НКТ 8 продолжают до окончания наружной резьбы 38.
Затем колонну НКТ 8 с устройством приподнимают вверх с учетом того, чтобы пакерующее устройство 20 находилось выше продуктивного пласта в скважине (на фиг. не показано).
Далее колонну НКТ 8 с устройством начинают опускать вниз, при этом фиксирующий механизм 21, благодаря контакту пружинных центраторов 27 со стенкой 39 скважины остается неподвижным, и подпружиненные внутрь плашки 28 фиксирующего механизма 21 вступают во взаимодействие с конусным нижним упором 25 пакерующего механизма 20. При дальнейшем опускании устройства вниз происходит разрушение верхнего винта 34 фиксирующего в транспортном положении верхний упор 22
относительно шламоприемной камеры 5, при этом происходит смещение вверх пакерующего механизма 20 до взаимодействия верхнего упора 22 с нижним торцом присоединительной муфты 40 шламоприемной камеры 5. В этот момент происходит совмещение радиальных каналов 23 верхнего упора 22 и радиальных отверстий 33 шламоприемной камеры 5. Устройство продолжают опускать, при этом происходи фиксация подпружиненных внутрь плашек 28 фиксирующего механизма 20 на стенках 39 скважины и при последующем движении вниз устройства происходит его разгрузка на вышеупомянутые подпружиненные внутрь плашки 28, при этом эластичная манжета 24 сжимается и прижимается к стенкам 39 скважины, герметично отсекая часть скважины, находящуюся ниже устройства, в том числе и продуктивный пласт.
Прямой или обратной промывкой удаляют из устройства отложения с забоя скважины, находящиеся в нем после депрессионной очистки, при этом предварительно гидравлически соединяют выкидную линию скважины с амбаром с целью соблюдения экологических требований.
По окончанию промывки устройство начинают извлекать на поверхность для чего с устья скважины сбрасывают груз (на фиг. не показан), который разрушает клапан-пробку 36, выполненный в виде сбивного клапана (см. фиг.1). В результате этого происходит сообщение депрессионной камеры 1 и внутреннего пространства НКТ 8 с затрубным пространством скважины, предотвращая перелив скважинной жидкости на устье при подъеме устройства на поверхность. О разрушении клапана-пробки 36 свидетельствует потеря веса скважинной жидкости в процессе подъема устройства, которое отображается на индикаторе веса.
После чего устройство полностью извлекают на поверхность.
Предлагаемое устройство соответствует требованиям экологии и надежно в работе за счет вымывания продуктов очистки перед подъемом устройства на поверхность, при этом возможен полный контроль проводимых технологических операций, а сохранения коллекторских свойств пласта, обусловлено применением пакерующего устройства, предотвращающего попадание в пласт продуктов очистки с забоя скважины, позволяющего исключить работы по восстановлению продуктивности пласта, и как следствие, избежать дополнительных материальных и финансовых затрат.