Технологический комплекс для разбуривания и депрессионной очистки песчаной пробки

Полезная модель относится к нефтедобывающей промышленности, а именно к технике добычи нефти, газа и воды, и предназначена для очистки нефтяных и артезианских скважин от песчаных и других пробок, песка, шлама и механических примесей при проведении капитального и подземного ремонтов скважин. Для повышения эффективности очистки скважин и разбуривания пробок предлагается технологический комплекс, который содержит бурильное устройство, депрессионное устройство и устройство регулирования потока воздуха. Бурильное устройство, служащее для разбуривания песчаных пробок, содержит внутреннюю фрезу, корпус, пружинный толкатель, подшипниковый узел, наружную фрезу, винтовой шнек. Новизна состоит в том, что винтовой шнек позволяет транспортировать разбуренную песчаную пробку и шлам, что обеспечивает их бесперебойное движение в контейнер из труб НКТ. Депрессионное устройство содержит регулятор скорости потока жидкости и шлама, обратный, перепускной и сбивной клапаны. За счет перепада гидростатического давления (депрессии) депрессионное устройство затягивает разбуренную песчаную пробку со шламом. Устройство регулирования потока воздуха, состоящее из шланга и шарового крана, служит для оптимального сохранения энергии депрессии. При перекрытии шарового крана выход воздуха замедляется, что позволяет увеличить время работы технологического комплекса в целом.

Полезная модель относится к нефтедобывающей промышленности, а именно к технике добычи нефти, газа и воды, и предназначена для очистки скважин от песчаных пробок вместе с забойным шламом и механических примесей при проведении капитального и подземного ремонтов скважин.

Предпосылки для создания полезной модели.

Анализ существующего уровня техники в данной области показал следующее.

При строительстве, ремонте и эксплуатации скважин возникают проблемы по очистке забоя от песчаных и иных пробок, возникающих при проведении различных технологических операций, например, как после гидравлических разрывов пласта (ГРП).

В настоящее время используются следующие виды технологии и оборудования для решения этой проблемы:

- Стандартная промывка, где для рыхления пробок используется перо в виде ударного инструмента, а для подъема разрыхленного материала из забоя применяется обратная промывка.

- Если в результате применения стандартной промывки не достигается положительного эффекта, то используется буровое оборудование Д-105, где рыхление пробки производится от вращения шарошек. Подъем же разбуренной пробки производится за счет циркуляции жидкости под давлением.

Недостатками использования бурового оборудования являются:

- при отсутствии циркуляции жидкости под давлением проходка Д-105 прекращается.

- при большой скорости вращения шарошек низкая скорость подъема разрыхленного материала приводит в итоге к забиванию инструмента песком, остановке и возникновению аварийной ситуации.

Известна желонка для очистки скважины от выбуренного шлама, имеющая шламосборную камеру, расположенную в нижней части корпуса и выполненную конусной формы (Авт. Св. СССР 1078027, класс МПК E21B 27/00).

Недостатком этой желонки является конструктивная особенность, заключающаяся в том, что шламосборная камера является одновременно и приемной камерой, что снижает производительность очистных работ.

Известна желонка для очистки забоя скважины, в корпусе которой размещены полый шток, плунжер, имеющие нагнетательную полость и образующие единый нагнетательный канал, сообщенный с колонной насосно-компрессорных труб (НКТ) и приемную полость с клапаном в виде заслонки (Патент РФ 2060356, класс МПК E21B 27/00).

Конструктивное выполнение данной желонки не обеспечивает дополнительные эксплуатационные режимы работы, позволяющие провести до-очистку скважины от шлама и механических примесей на дне скважины.

Известен гидравлический комплекс для очистки глубинных скважин, содержащий желонку с полым штоком, плунжерный насос с нагнетательным каналом, сообщенным с колонной НКТ, приемную камеру с полостью и клапаном в виде заслонки и контейнер со шламосборной полостью (Патент РФ 2173380, класс МПК E21B 37/00).

Недостатками комплекса являются сложность конструкции, обусловленная наличием в приемной полости клапана в виде заслонки, ненадежность его работы.

Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является скважинный комплекс для проведения беспромывочной технологии, состоящий из технологического оборудования для проведения подземного и капитального ремонта скважин, эксплуатационной колонны, насосно компрессорных труб, базовой части, модульной части для очистки забоя и модульной части для очистки призабойной зоны пласта, а базовая часть включает технологическую компоновку гидрожелонки с перепускным клапаном, регулируемой дроссельной муфтой и трубами, модульная часть содержит бурильную насадку, причем модульная часть для очистки призабойной зоны пласта включает трубный щелевой фильтр, центратор и контейнер. (ПМ РФ 84048, класс МПК E21B 27/00). Недостатками комплекса являются:

- низкая эффективность при работе с пробками большой длины (более 1 м.) из-за кратковременности работы гидрожелонки.

- уменьшение объема забора шлама из забоя скважины из за пробкообразования в бурильной насадке;

В основу настоящей полезной модели положено решение задачи создания технологического комплекса для разбуривания и очистки песчаной пробки в нефтяной скважине, позволяющее повысить качество и эффективность очистки скважины путем расширения очистных режимов.

Поэтому для повышения эффективности очистки скважин и разбуривание песчаных пробок и при других случаях предлагается «Технологический комплекс для разбуривания и депрессионной очистки песчаных пробок» далее: «Технологический комплекс».

«Технологический комплекс» поясняется чертежами, где на фиг.1 представлена его конструкция, а технологический процесс показан на следующих фигурах: фиг.2 - I этап, фиг.3 - II этап, фиг.4 - III этап.

«Технологический комплекс» (см. фиг.1) для очистки скважин включает эксплуатационную колонну 7 с устьем 5 и забоем скважины 10 и скважинную жидкость 8 и содержит следующие основные узлы:

- бурильное устройство 1 (в дальнейшем БУ):

- депрессионное устройство 2 (в дальнейшем ДУ);

- устройство регулирования потока воздуха 3 (в дальнейшем УРПВ);

В свою очередь бурильное устройство 1, служащее для разбуривания песчаных пробок, состоит из (см. фиг.2): внутренней фрезы 11, корпуса 12, пружинного толкателя 13, подшипникового узла 18, винтового шнека 19, наружной фрезы 20.

Депрессионное устройство 2, предназначенное для всасывания разбуренной пробки, состоит из следующих основных узлов (см. фиг.2): обратного клапана 17, регулятора скорости потока жидкости и шлама 16, перепускного клапана 14, сбивного клапана 15.

Контейнером для сбора шламовых отходов и песчаной пробки служат трубы НКТ (насосно-компрессорные трубы) 4.

Для улучшения использования энергии депрессии, созданной за счет перепада гидростатического столба жидкости, использовано устройство регулирования потока воздуха (УРПВ) 3.

УРПВ состоит из шланга 21 и шарового крана 22.(см. фиг 3).

Вышеназванные основные устройства образуют единый комплекс, предназначенный для разбуривания, одновременной депрессионной очистки и сбора шламовых отходов от песчаных пробок и забоя скважины в контейнер, состоящий из труб НКТ.

Технологический процесс проведения очистки скважины поясняется на фиг.2, фиг.3, фиг.4.

Первый этап (см. фиг.2) - спуск «Технологического комплекса» до места проведения разбуривания песчаной пробки. Для максимального получения перепада гидростатического столба жидкости через задвижку 6 (см. фиг.1) и устьевую арматуру устья 5 производится долив жидкости в эксплуатационную колонну 7 скважины до устья.

Второй этап (см. фиг.3) - разгрузка «Технологического комплекса...» на месте нахождения песчаной пробки 9 после доливки жидкости (см. фиг.1 и фиг.2)

Под воздействием веса труб НКТ 4 перепускной клапан 14 открывается, одновременно, через пружинный толкатель 13, внутренняя фреза 11 вращается и выдвигается, фрезеруя песчаную пробку 9. Фрезерованные элементы песчаной пробки 9 под действием депрессии всасываются в контейнер из труб НКТ 4. Далее внутренняя фреза 11 прекращает движение и становится опорой для перемещения наружной фрезы 20. Усилие для перемещения наружной фрезы 20 передается также через пружинный толкатель 13 и подшипниковый узел 18. Попеременное движение внутренней фрезы 11, а затем наружной фрезы 20 с одновременным всасыванием отходов разбуривания происходит циклично до полного разбуривания песчаной пробки.

Для эффективной работы «Технологического комплекса» предусмотрены следующие устройства:

- регулятор скорости потока жидкости и шлама 16 (см. фиг.2), необходимый для исключения гидравлического удара на эксплуатационную колонну. Регулирование производится подбором дроссельных насадок в зависимости от глубины скважины и типа предполагаемого шлама.

- винтовой шнек 19, необходимый для снижения пробкообразования в бурильном устройстве, и эффективной транспортировки элементов песчаной пробки и шлама в контейнер из труб НКТ 4.

- устройство регулирования потока воздуха 3 (см. фиг.1), позволяющее оптимально подобрать режим расходования энергии депрессии путем использования шланга и перекрытия шарового крана.

Третий этап (см. фиг.4) - подъем «Технологического комплекса» и слив излишек жидкости.

Убедившись в полной отработке депрессионного устройства 2 (фиг.1), производится подъем труб НКТ 4 и оборудования. Если подъем производится с сифоном, внутрь труб НКТ 4 бросают ломик для срабатывания сбивного клапана 15 (фиг.2) и последующего слива жидкости из труб НКТ 4. Дальнейший подъем труб НКТ 4 осуществляется согласно условиям техники безопасности и технологическим требованиям.

Повышение эффективности очистки скважин «Технологического комплекса» по сравнению с другими техническими решениями достигается за счет:

- Совмещения положительных свойств бурильного устройства, где разбуривание производится из-за одновременного выдвижения и вращения фрез, и депрессионного устройства, где всасывание элементов разбуренной пробки и шлама происходит вследствие депрессии.

- Оптимизации и регулирования технологических процессов путем применения регуляторов потока жидкости и шлама, винтового шнека, устройства регулирования потока воздуха.

- Использования депрессионного и бурильного устройств, способствующих возникновению синергетического эффекта, особенно, на скважинах с повышенным поглощением жидкости.

- Одновременной работы бурильного устройства (разбуривание пробки) и депрессионного устройства (всасывание и сбор разбуренной пробки).

- Расширения эксплуатационных режимов: «Технологический комплекс» может работать как за счет разницы давлений в скважине и в системе, так и за счет функционирования бурильного устройства.

Преимуществами заявляемого технического решения являются:

- скорость всасывания разбуренной пробки и шлама намного выше скорости вращения фрез бурильного устройства;

- процесс разбуривания и одновременной очистки происходит без применения циркуляции жидкости;

- сокращение времени ремонта скважины и тем самым увеличить МРП (межремонтный ремонт скважин);

- уменьшение времени и экономия средств на использование специальной техники;

- работа в скважинах, где поглощение жидкости;

- качество очистки и экология пласта улучшаются, так как продукты очистки и жидкость глушения не попадают в пласт;

- повышение качества очистки скважины за счет доочистки шлама и песчаных пробок с забоя скважины при повторяющихся циклах;

- оптимизация технологических процессов за счет использования регуляторов потока жидкости, воздуха, а также транспортировки шлама в контейнер «Технологического комплекса», состоящий из труб НКТ;

- сокращение времени ремонта скважины, особенно, если скважина поглощает жидкость;

- увеличение производительности очистных работ, так как система может быть рассчитана на любой объем забираемого шлама.

Предложенное устройство может быть изготовлено промышленным способом, что подтверждается успешными испытаниями опытно-конструкторского образца.

Технологический комплекс для разбуривания песчаной пробки и депрессионной очистки скважин, состоящий из бурильного и депрессионного устройств и устройства для регулирования потока воздуха, отличающийся тем, что устройство для регулирования потока воздуха содержит шланг и шаровой кран, выполненные с возможностью оптимального расходования энергии депрессии, а при этом винтовой шнек, установленный в бурильное устройство, выполнен с возможностью беспрепятственной транспортировки разбуренной песчаной пробки, жидкости и шлама через корпус бурильного устройства и обратный клапан в контейнер из труб НКТ.