Устройство для очистки забоя скважины

Предложение относится к нефтедобывающей промышленности и может быть использовано для очистки забоя нефтяных, газовых и нагнетательных скважин после их бурения, а также при текущих и капитальных ремонтах скважин. Устройство состоит из полого корпуса с направляющей втулкой в его верхней части. В направляющую втулку герметично заведен с возможностью осевого перемещения вниз полый, заглушенный с нижнего торца плунжер. Верхний конец плунжера соединен с нижним открытым концом колонны насосно-компрессорных труб. В боковых стенках заведенной в корпус нижней части плунжера выполнены радиальные сквозные отверстия. В верхней части наружной поверхности плунжера, находящейся вне корпуса, выполнен кольцевой буртик. На наружной поверхности плунжера установлен кольцевой упор, соединенный в транспортном положении с плунжером посредством срезного элемента. Между кольцевым упором и верхним торцом направляющей втулки корпуса размещено пакерное уплотнение с упором на забой. Технико-экономический эффект заключается в снижении материальных затрат на изготовление устройства за счет упрощения конструкции узлов и деталей, а гарантированная посадка пакерного уплотнения с упором на забой в рабочем положении позволит повысить надежность его работы. Использование плунжера в качестве контейнера позволит повысить эффективность очистки забоя, поскольку предотвращается обратное выпадение шлама и песка в скважину за счет вынужденного перекрытия сквозных радиальных каналов в транспортном положении.

Предложение относится к нефтедобывающей промышленности и может быть использовано для очистки забоя нефтяных, газовых и нагнетательных скважин после их бурения, а также при текущих и капитальных ремонтах скважин.

Известно устройство для очистки забоя скважины от песчаных пробок (Лаврушко П.Н. Подземный ремонт скважины. М., Недра, 1968, с.281-282, рис.149), которое состоит из полого корпуса с направляющей втулкой в его верхней части, поршня со штоком, установленного на нижнем конце корпуса приемного клапана и размещенной на штоке пружины. Для разрыхления песчаных пробок на конце устройства предусмотрен дополнительный инструмент разрыхлитель, выполненный, например, в виде пики с конусной головкой, под которую в нижней части корпуса выполнено посадочное седло. В теле поршня устройства выполнены продольные перепускные каналы для перетока жидкости из нижней части устройства (из-под поршня) в верхнюю часть. С верхнего торца поршня свободно на штоке установлена крышка для перекрытия каналов в поршне. А для амортизации при ходе штока в крайнее верхнее и крайнее нижнее положения на штоке установлены пружины в свободном (ненагруженном) состоянии: одна - вне корпуса и другая в корпусе. На верхнем конце устройства имеется проушина для крепления тартального каната, на котором это устройство спускается в скважину для работы и поднимается на поверхность.

Недостатками данного устройства являются:

- наличие продольных перепускных каналов в теле поршня и крышки для их перекрытия не обеспечивает герметичность устройства при эксплуатации из-за засорения песком, что снижает его надежность;

- сложность конструкции, обусловленная большим количеством узлов и деталей;

- низкая эффективность в работе, поскольку устройство не обеспечивает за один спуск полного заполнения его внутренней полости песком, к тому же и объем полого корпуса устройства, в который засасывается песок, ограничен габаритами самого устройства. Поэтому для ликвидации песчаной пробки устройство необходимо спускать и поднимать на поверхность неоднократно, что ведет к тому же еще и к износу тартального каната.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство для очистки забоя скважины (см. патент РФ №94032467, МКИ 7 Е 21 В 27/00), включающее полый корпус с направляющей втулкой в его верхней части, заведенный через направляющую втулку внутрь корпуса шток, соединенный с ним поршень, установленный на нижнем конце корпуса приемный клапан и размещенную на штоке пружину, при этом поршень и шток выполнены в виде единого полого заглушенного с нижнего торца плунжера с наружным диаметром менее внутреннего диаметра корпуса, а верхний конец плунжера соединен с нижним открытым концом колонны насосно-компрессорных труб, при этом в боковых стенках заведенной в корпус нижней части плунжера выполнены радиальные сквозные отверстия, на наружной поверхности, находящейся вне корпуса верхней части плунжера, выполнен кольцевой буртик, а пружина установлена между верхним торцом корпуса и кольцевым буртиком плунжера в состоянии предварительного сжатия. Корпус в его нижней части над приемным клапаном выполнен разъемным и введен в корпус приемного клапана с возможностью осевого перемещения, при этом на наружной поверхности корпуса выполнен упорный буртик, между которым и верхним торцом корпуса приемного клапана размещено пакерное уплотнение с упором на забой.

Существенным недостатком данного устройства являются:

- сложность конструкции, обусловленная большим количеством узлов и деталей, кроме того в конструкции устройства одним из основных рабочих элементов является пружина, находящаяся в состоянии предварительного сжатия, которая при спуске устройства в скважину и в процессе его работы подвержена значительным знакопеременным нагрузкам, которые могут привести к ее поломке, а следовательно и к потере работоспособности всего устройства;

- низкая надежность посадки пакерного уплотнения с упором на забой, так как при разгрузке колонны насосно-компрессорных труб на устройство, после сжатия пружины, радиальные сквозные отверстия плунжера могут открыться раньше, чем произойдет посадка пакерного уплотнения, а это ведет к значительному снижению эффективности работы устройства;

- возможно не плотное закрытие приемного клапана из-за его заклинивания, что в процессе подъема устройства приведет к выпадению песка и шлама обратно в скважину и к снижению эффективности очистки забоя.

Задачей полезной модели является снижение материальных затрат на изготовление устройства за счет упрощения его конструкции и повышение надежности запакеровки пакерного уплотнения с упором на забой и эффективности очистки забоя.

Указанная техническая задача решается предлагаемым устройством для очистки забоя скважины, включающим полый корпус с направляющей втулкой в его верхней части, герметично заведенный с возможностью осевого перемещения вниз через направляющую втулку внутрь корпуса полый заглушенный с нижнего торца плунжер, оснащенный в боковых стенках заведенной в корпус нижней части радиальными сквозными отверстиями, а на наружной поверхности, находящейся вне корпуса в верхней части, - кольцевым буртиком, пакерное уплотнение.

Новым является то, что оно снабжено кольцевым упором и срезным элементом, установленными на наружной поверхности плунжера ниже кольцевого буртика, причем срезной элемент фиксирует кольцевой упор с плунжером в транспортном положении, а пакерное уплотнение установлено между верхним торцом направляющей втулки корпуса и вышеуказанным кольцевым упором.

На фиг.1 изображено предлагаемое устройство в продольном разрезе, спущенное в скважину.

Устройство состоит из полого корпуса 1 с направляющей втулкой 2 в его верхней части. В направляющую втулку 2 герметично заведен с возможностью осевого перемещения вниз полый заглушенный с нижнего торца плунжер 3.

Верхний конец плунжера 3 соединен с нижним открытым концом колонны насосно-компрессорных труб 4. В боковых стенках заведенной в корпус 1 нижней части плунжера 3 выполнены радиальные сквозные отверстия 5. В верхней части наружной поверхности плунжера 3, находящейся вне корпуса 1, выполнен кольцевой буртик 6. На наружной поверхности плунжера 3 ниже кольцевого буртика 6 установлен кольцевой упор 7, соединенный в транспортном положении с плунжером 3 посредством срезного элемента 8.

Между кольцевым упором 7 и верхним торцом 9 направляющей втулки 2 корпуса 1 размещено пакерное уплотнение 10с упором на забой.

Устройство работает следующим образом.

Для очистки забоя скважины или для ликвидации пробки в скважине верхнюю часть плунжера 3 устройства закрепляют на нижнем конце колонны насосно-компрессорных труб 4 (см. фиг.), после чего устройство на колонне насосно-компрессорных труб 4 спускают в скважину в интервал очистки.

Когда нижняя часть корпуса 1 коснется песчаной пробки или забоя скважины, то он прекращает свое движение вниз, а плунжер 3 под собственным весом и весом колонны насосно-компрессорных труб 4 начинает перемещаться вниз, и в определенный момент при расчетной нагрузке (за счет разгрузки колонны насосно-компрессорных труб 4 на

устройство) разрушается срезной элемент 8, о чем свидетельствует показание индикатора веса, расположенного на устье скважины (на фиг. не показано).

В результате этого радиальные сквозные отверстия 5 плунжера 3 выходят из направляющей втулки 2. Внутренняя полость 12 корпуса 1 через радиальные сквозные отверстия 5 и внутренняя полость 13 плунжера 3 сообщатся с внутренним пространством колонны насосно-компрессорных труб 4 и далее с атмосферой, одновременно с этим разрушенный срезной элемент 8 с кольцевым упором 7 двигаются вверх по наружной поверхности плунжера 3 до тех пор, пока не упрутся в кольцевой буртик 6, а эластичные манжеты пакерного уплотнения 9 в этом момент плотно прижмутся к эксплуатационной колонне 11, перекрывая тем самым межтрубное пространство и закрывая доступ жидкости из подпакерного пространства в надпакерное, и создавая повышенное давление в интервале очистки.

Из-за разности давлений в колонне насосно-компрессорных труб 4 и в затрубном подпакерном пространстве скважины жидкость вместе с песком, шламом с большой скоростью поступает во внутреннюю полость 12 корпуса 1 и далее через полностью открывшиеся радиальные отверстия 5 и внутреннюю полость 13 плунжера 3 во внутреннюю полость колонны насосно-компрессорных труб 4.

Таким образом происходит процесс очистки забоя скважины. Одновременно с этим происходит дренирование подпакерной зоны пласта, тем самым обеспечивается очистка призабойной зоны пласта, ускоряя его освоение. После очистки забоя или ликвидации пробки в скважине колонну насосно-компрессорных труб 4 начинают приподнимать, при этом пакерное уплотнение возвращается в исходное состояние, в результате этого сквозные радиальные каналы 5 входят в направляющую втулку 2 корпуса 1 и ею перекрываются, что предотвращает выпадение песка и шлама обратно в скважину. Далее устройство поднимают на дневную поверхность.

Технико-экономический эффект заключается в снижении материальных затрат на изготовление устройства за счет упрощения конструкции узлов и деталей, а гарантированная посадка пакерного уплотнения с упором на забой в рабочем положении позволит повысить надежность его работы. Использование плунжера в качестве контейнера позволит повысить эффективность очистки забоя, поскольку предотвращается обратное выпадение шлама и песка в скважину за счет вынужденного перекрытия сквозных радиальных каналов в транспортном положении.

Устройство для очистки забоя скважины, включающее полый корпус с направляющей втулкой в его верхней части, герметично заведенный с возможностью осевого перемещения вниз через направляющую втулку внутрь корпуса полый заглушенный с нижнего торца плунжер, оснащенный в боковых стенках заведенной в корпус нижней части радиальными сквозными отверстиями, а на наружной поверхности, находящейся вне корпуса в верхней части, - кольцевым буртиком, пакерное уплотнение, отличающееся тем, что оно снабжено кольцевым упором и срезным элементом, установленными на наружной поверхности плунжера ниже кольцевого буртика, причем срезной элемент фиксирует кольцевой упор с плунжером в транспортном положении, а пакерное уплотнение установлено между верхним торцом направляющей втулки корпуса и вышеуказанным кольцевым упором.