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. Устройство для очистки скважины содержит 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. При этом верхняя часть корпуса оснащена 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 выполнен в виде самоуплотняющейся манжеты и расположен выше корпуса и ниже сбивного клапана. В нижней части штока и в верхней части корпуса размещены сливные клапаны. Под обратным клапаном корпуса установлен рабочий наконечник. Использование 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.

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.

Устройство для очистки скважины, содержащее 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, отличающееся тем, что верхняя часть корпуса оснащена 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 штока и в верхней части корпуса размещены сливные клапаны, а под обратным клапаном корпуса установлен рабочий наконечник.