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 через внутрь корпуса 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. Между кольцевым буртиком и верхним торцом направляющей втулки корпуса размещено пакерное уплотнение с упором на забой. На нижнем конце корпуса установлен приемный клапан. Корпус и корпус приемного клапана выполнены в виде единого корпуса. Пакерное уплотнение установлено между верхним торцом направляющей корпуса и кольцевым буртиком плунжера. Технико-экономический эффект заключается в снижении материальных затрат на изготовление устройства за счет упрощения конструкции узлов и деталей, а гарантированная посадка пакерного уплотнения с опорой на забой в рабочем положении позволит повысить эффективность его работы.
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:
- сложность конструкции, обусловленная большим количеством узлов и деталей;
- низкая эффективность в работе, поскольку собственный вес устройства 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 для очистки и поднимать на поверхность неоднократно, что ведет к тому же еще к износу тартального каната;
- наличие продольных перепускных каналов в теле поршня и крышки для их перекрытия из-за засорения песком не обеспечивает герметичность при эксплуатации, что снижает надежность устройства.
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 опорой 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.
Задачей полезной модели является снижение материальных затрат на изготовление за счет упрощения конструкции устройства и повышение надежности запакеровки пакерного уплотнения с опорой на забой.
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, установленный на нижнем конце корпуса приемный клапан с корпусом приемного клапана, пакерное уплотнение.
Новым является то, что корпус и корпус приемного клапана выполнены в виде единого корпуса, а пакерное уплотнение установлено между верхним торцом направляющей втулки корпуса и кольцевьм буртиком плунжера.
На фиг.1 изображено предлагаемое устройство в продольном разрезе, спущенное в скважину.
Устройство состоит из единого корпуса 1, состоящего из полого корпуса 2 и корпуса 3 приемного клапана, с направляющей втулкой 4 в его верхней части. В направляющую втулку 4 герметично заведен с возможностью осевого перемещения вниз полый заглушенный с нижнего торца плунжер 5, верхний конец которого соединен с нижним открытым концом колонны насосно-компрессорных труб 6. В боковых стенках заведенной в единый корпус 1 нижней части плунжера 5 выполнены радиальные сквозные отверстия 7. В верхней части наружной поверхности плунжера 5, находящейся вне единого корпуса 1, выполнен кольцевой буртик 8. Между кольцевым буртиком 8 и верхним торцом 9 направляющей втулки 2 единого корпуса 1 размещено пакерное уплотнение 10 с упором на забой. На нижнем конце единого корпуса 1 установлен приемный клапан 11.
Устройство работает следующим образом.
Для очистки забоя скважины или для ликвидации пробки в скважине верхнюю часть плунжера 5 устройства закрепляют на нижнем конце колонны насосно-компрессорных труб 6 (см. фиг.), после чего устройство на колонне насосно-компрессорных труб 6 спускают в скважину в интервал очистки.
Как только нижняя часть приемного клапана 11 коснется песчаной пробки или забоя скважины, единый корпус 1 прекращает свое движение вниз, плунжер 5 под собственным весом и весом колонны насосно-компрессорных труб 6 начинает перемещаться вниз. При этом начинает осуществляться посадка пакерного уплотнения 10, то есть эластичные манжеты пакерного уплотнения 10, находящиеся между кольцевым буртиком и верхним торцом 9 направляющей втулки 2 единого корпуса 1, расширяются и плотно прижимаются к эксплуатационной колонне 12, перекрывая межтрубное пространство и закрывая доступ жидкости из подпакерного пространства в надпакерное, создавая повышенное давление в интервале очистки.
Колонну насосно-компрессорных труб 6 продолжают разгружать, при этом продолжается и движение плунжера 5 вниз, в определенный момент радиальные сквозные отверстия плунжера 5 выйдут из направляющей втулки 2, внутренняя полость 13 единого корпуса 1 через радиальные сквозные отверстия 7 и внутренняя полость 14 плунжера 5 сообщатся с внутренним пространством колонны насосно-компрессорных труб 6 и далее с атмосферой. Из-за разности давлений в колонне насосно-компрессорных труб бив затрубном подпакерном пространстве скважины жидкость вместе с песком, шламом с большой скоростью поступает во внутреннюю полость 13 единого корпуса 1 и далее через радиальные отверстия 7 и внутреннюю полость 14 плунжера 5 во внутреннюю полость колонны насосно-компрессорных труб 6. Кроме того, одновременно с этим происходит до сжатие пакерного уплотнения 10 к эксплуатационной колонне 12 за счет повышенного давления в интервале очистки.
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 6 поднимают на поверхность, при этом пакерное уплотнение возвращается в исходное состояние.
Для полной очистки забоя или ликвидации пробки такое устройство достаточно всего один раз спустить в ствол скважины.
Технико-экономический эффект заключается в снижении материальных затрат на изготовление устройства за счет упрощения конструкции узлов и деталей, а гарантированная посадка пакерного уплотнения с опорой на забой в рабочем положении позволит повысить эффективность его работы.
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, установленный на нижнем конце корпуса приемный клапан, пакерное уплотнение, отличающееся тем, что корпус является корпусом приемного клапана, а пакерное уплотнение установлено между верхним торцом направляющей втулки корпуса и кольцевым буртиком плунжера.
